事實上雙生子佯謬并不存在.狹義相對論是關于慣性系之間的時空理論.甲和乙所處的參考系并不都是慣性系,乙是近似的慣性系,乙推論甲比較年輕是正確的；而甲是非慣性系,狹義相對論不適用,甲不能推論乙比較年輕.
　　雙生子佯謬乙留在地面等待甲,甲乘飛船作太空旅行,甲所乘坐的飛船在啟動、調(diào)頭、減速降落這些過程的加速、減速,都是相對于乙所在的慣性系而言的,所以這些過程沒有什么附加的特殊效應,又因這些過程的時間都很短,所以可以將其忽略；而認為甲及其所乘坐的飛船靜止不動,乙在飛離甲及甲所乘坐的飛船時,乙在啟動、調(diào)頭、減速這些過程的加速、減速,是相對于甲所處的非慣性系而言的.按照廣義相對論的等效原理,相當于考察乙的運動的參考系中有一個引力場,雖然甲和乙都處在這一引力場中,但因他們在引力場中所處的位置不同,因而引力場對他們的影響也就不同.在乙啟動及減速降落時,甲和乙距離較近,他們的引力場勢相差不大,引力場對他們時間的流逝的影響也相差不大,所以仍可將這部分較短的時間忽略.而在乙調(diào)頭時,由于甲和乙的距離非常遙遠,這時乙的引力場勢遠高于甲,它使乙的時間比甲流逝得要快的多,或者反過來說,它使甲的時間比乙流逝得要慢的多.這一影響超過了乙相對于甲勻速運動期間速度v對時間的影響,使乙飛行歸來與甲會合時,乙仍然要比甲變老了.
　　所以乙調(diào)頭這一過程在考慮“雙生子佯謬”問題時是不能忽略的.運用廣義相對論進行計算的結果,可知乙飛行歸來與甲會合時,甲仍然是21歲,而乙是92多歲. 1966年用μ子作了一個類似于雙生子旅游的實驗,讓μ子沿一直徑為14米的圓環(huán)運動再回到出發(fā)點,實驗結果表明運動的μ子的確比靜止的μ子壽命更長.
1905年10月,德國《物理年鑒》雜志刊登了一篇《關于運動物體的電動力學》的論文,它宣告了狹義相對論假說的問世.正是這篇看似很普通的論文,建立了全新的時空觀念,并向明顯簡單的同時性觀念提出了挑戰(zhàn).我們知道由愛因斯坦狹義相對論可以得出運動的物體存在時間膨脹效應.在1911年4月波隆哲學大會上,法國物理學家P．朗之萬用雙生子實驗來質(zhì)疑狹義相對論的時間膨脹效應,設想的實驗是這樣的：一對雙胞胎,一個留在地球上,另一個乘坐火箭到太空旅行.飛行速度接近光速,在太空旅行的雙胞胎回到地球時只不過兩歲,而他的兄弟早已死去了,因為地球上已經(jīng)過了200年了.
　　這就是著名的雙生子詳謬.雙生子佯謬說明狹義相對論在邏輯自恰性上還存在不完善的地方.
質(zhì)疑
　　相對論誕生后,曾經(jīng)有一個令人極感興趣的疑難問題---雙生子佯謬.一對雙生子A和B,A在地球上,B乘火箭去做星際旅行,經(jīng)過漫長歲月返回地球.愛因斯坦由相對論斷言,二人經(jīng)歷的時間不同,重逢時B將比A年輕.許多人有疑問,認為A看B在運動,B看A也在運動,為什么不能是A比B年輕呢?
　　四維時空中的雙生子佯謬示意圖相對論認為世界線A的長度就是留在地球上的兄弟A經(jīng)歷的時間,B的長度就是做星際旅行的兄弟B經(jīng)歷的時間,兩條線不一樣長,也就是說,雙胞胎兄弟二人經(jīng)歷了不同長度的時間.哪一個人經(jīng)歷的時間長呢?有人會說直線比曲線短,那A比B經(jīng)歷的時間要短啊.雙生子佯謬不是說B比A年輕嗎?怎么會反過來呢?其實,并沒有反過來,你之所以認為B線比A線長,是上了歐幾何的當.我們通常用的幾何是歐氏幾何,兩點之間以直線距離為最短.但在相對論中,四維時空的幾何不是歐氏的,而是偽歐氏的.在偽歐氏幾何中,斜邊的平方等于兩條直角邊的平方差,兩點之間以直線距離為最長.所以曲線B比直線A短,B經(jīng)歷的時間也就比A短.雙胞胎中的星際旅行者經(jīng)歷的時間比地球上的同胞兄弟經(jīng)歷的時間短.因此返航會面時,B將比A年輕.雙生子佯謬是真實的效應,它可以使宇航員在有生之年到達非常遙遠的星系.[2]
　　由于地球可近似為慣性系,B要經(jīng)歷加速與減速過程,是變加速運動參考系,真正討論起來非常復雜,因此這個愛因斯坦早已討論清楚的問題被許多人誤認為相對論是自相矛盾的理論.如果用時空圖和世界線的概念討論此問題就簡便多了,只是要用到許多數(shù)學知識和公式.在此只是用語言來描述一種最簡單的情形.不過只用語言無法更詳細說明細節(jié),有興趣的請參考一些相對論書籍.我們的結論是,無論在哪個參考系中,B都比A年輕.因為B是經(jīng)過加速的,你看剛開始在地球上,于A的相對速度為0,而后來速度接近光速了（注意是接近）.很明顯是變速運動了,所以這樣以來就不能說是 “認為A看B在運動,B看A也在運動,為什么不能是A比B年輕呢?”這句話根本就是對相對論錯誤的理解.而且B的年輕是相對于A的,對于他本人來說是不存在多活多少時間這么一說的.
　　為使問題簡化,只討論這種情形,火箭經(jīng)過極短時間加速到亞光速,飛行一段時間后,用極短時間掉頭,又飛行一段時間,用極短時間減速與地球相遇.這樣處理的目的是略去加速和減速造成的影響.在地球參考系中很好討論,火箭始終是動鐘,重逢時B比A年輕.在火箭參考系內(nèi),地球在勻速過程中是動鐘,時間進程比火箭內(nèi)慢,但最關鍵的地方是火箭掉頭的過程.在掉頭過程中,地球由火箭后方很遠的地方經(jīng)過極短的時間劃過半個圓周,到達火箭的前方很遠的地方.這是一個"超光速"過程,只是這種超光速與相對論并不矛盾,這種"超光速"并不能傳遞任何信息,不是真正意義上的超光速.如果沒有這個掉頭過程,火箭與地球就不能相遇,由于不同的參考系沒有統(tǒng)一的時間,因此無法比較他們的年齡,只有在他們相遇時才可以比較.火箭掉頭后,B不能直接接受A的信息,因為信息傳遞需要時間.B看到的實際過程是在掉頭過程中,地球的時間進度猛地加快了.在B看來,A先是比B年輕,接著在掉頭時迅速衰老,返航時,A又比自己衰老的慢了.重逢時,自己仍比A年輕.也就是說,相對論不存在邏輯上的矛盾.