Question

爱因斯坦相对论的问题

根据相对论，如果一个人以接近光速离开我，然后他游览了宇宙一天时间又回来找我了，那我可能已经老了20岁，因为相对我来说，他的速度相对我来说接近光速，所以他相对我的时间过得很慢。
但是根据我的理解，其实他用接近光速离开我去游览宇宙的时候，以他为参照物，我相对他的速度一样是接近光速的，为什么不是我的时间过得慢一点？
如果成立的话，他游览了宇宙一天回来，我该问他：“你怎么刚出去又回来啦？忘了带啥？”
我希望回答平民一点，不要用一大串数字和公式来解释，至少让高中生能懂。
我要补充的问题是，我这两个假设（我这个朋友回来时是比我年轻还是老了）究竟哪个假设才是正确的，很多人说是第一个假设是正确的（也是很多关于相对论的书的极端举例），就是因为引力场的不同而使他的时间过得比我慢了许多？那在太空中漂浮的太空人是不是时间过得比我们地球上有地心引力的人要快呢？太不合逻辑了吧，据我所知应该是过得比我们慢才对，gps卫星定位也是因为卫星时间过得比较慢而要加上这段时间来测量的呀。引力场的出现只会改变光的行走路线（抛物线扭曲）。我知道不是用牛顿定律来思考，但是也必须符合逻辑思维吧。
关于相对论中时间快慢我是这样理解的不知道对不对，静止的我“感受到”的光速度与运动中的人“感受到”光的速度是一样，但我这个惯性系里感受到周遭环境发射出来的光（电磁波）到达运动中的人的那里会比较麻烦一些（要绕点路），于是乎能够两个条件达成统一而不矛盾的有且必要条件就是，他的时钟比我的慢了，所以他计算起来光速就跟我的一样了。不知道这样理解有没有错。

Answer 1

最简单的回答是：你们两个地位不是一样的。你始终处于一个惯性系，而你的朋友需要经过减速和加速过程才能返回地球，在这个过程中他的参照系不是惯性系。而相对论中的钟慢公式只对于惯性系才成立。最终结论是，你会比你的朋友老。
如果你不满足于上述回答的话，也可以继续问我。

首先，你的两种情况一定是第一种情况对，这是无疑的。
第二，如果考虑引力场的话，在太空中漂浮的宇宙人的时间是比地球上的人过得快。这没有不合逻辑的地方。在相对论中严格说来必须区分清楚，“观测”与“观看”两个概念。我们常见到的“钟慢”，“尺缩”（或洛伦兹变换）公式，严格说来是“观测”公式，这个观测是怎么做的呢？它是在两个惯性系中做的，而惯性系是怎么回事呢？在狭义相对论中，它必须是一个覆盖全空间的参照系，在这里面没有特殊点。也就是，所谓的地球参照系，严格说来应该是叫“相对于地球静止的参照系”，在这个参照系中，地球是没有特殊位置的。（除了相对静止以外）。于是，所谓的观测，理想上是，假如全空间密密麻麻排满了人，所有人都相对地球静止，然后有一个事件发生了，于是（只有）站在x1处的人计到了这件事发生在t1时刻，就说这事件的时空坐标是(x1,t1),这个记录是完全瞬时的，不考虑光的传播。而所谓的“观看”，则是指一个事件发生后，在某一个位置看见它，它必须考虑光速是有限的。你举的GPS的例子，这是观看，它加入的修正是光速有限传播造成的修正而不是“相对论修正”，事实上地球引力场也不可能造成这么大的相对论修正。
第三，这个理解有点像当年洛伦兹和菲茨杰拉德提出他们的公式时的想法，但是按照相对论这是不对的。“但我这个惯性系里感受到周遭环境发射出来的光（电磁波）到达运动中的人的那里会比较麻烦一些（要绕点路）”，当你说这句话的时候，就默认了“电磁波”在我这个参照系要比较优越，而事实上，并不存在相对电磁波更优越的惯性系。所有惯性系相对电磁波的传播都是平权的。
假如你和你的朋友相互以近光速远离（都是惯性系，你的朋友不再回来），一般说的，你的时钟相对它的变慢或者他的时钟相对你的时钟变慢，是指的“观测”，上面已经说了，这个“观测”是一种理想实验，其实跟你和他是没关系的。只有当你们用光信号交流你们的信息的时候，这变成了“观看”，才和你们本身有关。
在相对论中，对钟只有两钟情况下能做到，1；在同一个惯性系中，全空间对准。2 两个不同的参照系，在某时刻重合的点可以在该时刻对准。也就是你和你的朋友如果想要对钟（比较年龄），如果不是相对静止，必须要在同一个地方。
杂七杂八说了很多，也不是很有逻辑性，估计你也不一定完全了解，可能还会误导你。毕竟相对论本身是一种（时空）观念的改变，要解释某一个问题，如果只就事论事的回答很有可能是误人子弟。如果你还有疑问，欢迎用百度Hi直接提问。

http://v.youku.com/v_show/id_XMTYwOTUxNjMy.html
这个视频你也可以先看下。

Answer 2

这只能解释描述一种理论，但并不是真正的逻辑推理。

Answer 3

你说的参照系那都是经典力学那一套，也就是宏观物理学。爱的是微观物理学，跟本不适用！

Answer 4

不是，你对相对论的理解有点问题。
是这样的，爱因斯坦的相对论是建立在这样一个假设上的，就是光速时绝对的，不是相对的。
这个可能比较抽象，我举个例子，就是假如有两辆火车一起开，他们互相之间相对速度应该是0，对吧。好，这时候在一辆火车的车头发出一道光，那另一辆火车上的人看到的光，速度是多大呢？很简单，是光速。这个很好理解。问题是，站在地面上的人看到的光的速度是多少呢？是不是应该是火车速度加上光速呢？
错了，爱因斯坦告诉我们，还是光的速度。也就是，光速是绝对的，不在任何参考系下的。
这个不要问为什么，爱因斯坦没有告诉我们为什么，这就像欧几里得的公理一样，无法证明。但相对论是建立在这个公理上的，就是光速是绝对的。所以，在接近光速的速度上，根本就没有参考系什么事，参考系是物体宏观低速情况下，相对论可以退化成牛顿力学，这时候就有参考系了。
你是不是会觉得很儿戏？他自己都不能证明的东西还作为了公理？其实这个没什么，可以说所有的现代科学都是建立在公理体系上的，你能认同一条线段可以无限延长的欧式公理，没有道理不认同光速绝对的爱式公理。也许有一天证明这个公理是错的，那也行，不过现在他还是有用的~

Answer 5

高三物理已经讲过了，爱因斯坦起初面临着两个选择，要么否定麦克斯韦的电磁理论，要么否定参考系的存在，爱因斯坦选择了后者。这就是爱因斯坦的二个基本假设之一：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的。另一个是真空中的光速在不同的惯性参考系中速度相同，因此，光速运动的是那个人而不是你，你并没有光速运动。总而言之，你不应该选他或你为参考系！

Answer 6

前面网友已经说出了原因，在补充一下：
1.狭义相对论不能回答你这个问题，狭义相对论只是描述惯性系（即匀速运动的）；
2.而匀速运动并不会遇到这种现象，因为如果一直匀速，你跟你的朋友永远不会相遇，所以必须减速加速有个掉头的过程；
3.广义相对论能解决这个问题，引力场越强时间越慢，你朋友减速掉头返航这一过程等效于在一个引力场，所以时间流逝慢，所以他比你年轻。