很多人都听说过时间膨胀效应和空间尺缩效应，当然还有质量膨胀效应，而这些效应被统称为相对论效应，它来自一个科学理论——狭义相对论。

相对运动的参考系

在狭义相对论里，这些相对论效应无一例外地与运动速度有关，而我们知道谈论运动时，我们需要先设定一个参考系，也就是这个运动是相对于谁运动，那么产生相对论效应的运动速度是以什么为参考系呢？答案就是以观察者所在的参考系。由于相对论效应一般在超高速运动下才会相对明显，因此这个观察者所在的参考系我们可以直接设定为地球，因为一般观察者都是相对于地面静止的。

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问题出现——参考系也在运动

然而地球本身并不是静止不动的，我们现在知道它一直在动，它以大约24小时一周在自转，又以大约27天一周在绕地月质心旋转，又以大约365天一周在绕太阳公转，不单如此，它还跟着太阳绕银河系中心公转，又跟着银河系在星系团中高速运动……我不太确定它是不是在绕某天体旋转，因为宇宙诞生的时间相对于星系级的运动来说，实在太短了。

所以一个奇怪的问题出现了，当处在这些复杂的运动中，究竟谁是高速谁是低速？当一艘飞船高速飞离地球，它是在加速还是在减速？这是个很诡异的问题。

诡异的问题：谁的时间更慢？

如果你还没有体会这问题的诡异之处，我换一个说法：一艘大飞船高速飞离地球，一段时间后，又从飞船上向地球高速发射一艘小飞船，这时，究竟是大飞船的运动速度更快还是小飞船的运动速度更快？以地球为参考系，答案是显而易见的，小飞船由于向地球发射，相当于在大飞船的运动速度上减速了，所以它的速度显然更慢，但问题是，它是从大飞船上发射的，它相对于大飞船是高速运动，而我们一直在讨论相对论效应，现在问题来了，大飞船和小飞船谁的时间更慢？

这个问题你其实可以通过参考系选取来确定谁的速度更快谁的时间更慢，比如选取地球参考系，很显然是大飞船的速度更快和时间更慢，即使小飞船是在它身上加速发射的。而如果你选取大飞船参考系，又是另一个结果，在大飞船参考系里，很显然是小飞船速度更快和时间更慢，因为它是加速远离的。这两个结果在一定程度上都是正确的，但在现实世界中，它们只能有一个是正确的。假如两个飞船上有一对双胞胎，他们都会觉得对方更长寿，而当他们要见面确认一下时，却又面临一个运动状态改变的问题……

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相对论并非全都相对——相对里的绝对！

上面这个问题可以说是加强版的双生子佯谬问题。如果一切都是相对的，那上面这个问题就会出现诡异的结论，作为第三方观察者的地球人无法确定双胞胎实际上哪个更年轻……

但实际上爱因斯坦的狭义相对论并非一切都是相对的，它里面包含了一个关键的绝对概念——光速！也就是光速是绝对的！所有参考系里测量到的光速都是一样一样的。而破解双生子问题的关键就在这里。

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关于相对论的最大误解，时空不是相对的，时空是绝对的！

根据绝对光速，我们可以很自然地得到另一个绝对——绝对时空！大家可能在科普书或科普文章里都看到过爱因斯坦推翻了牛顿的绝对时空观，建立相对时空观这样的说法，其实这样的说法是不对的。爱因斯坦推翻的是绝对时间和绝对空间，把它俩换成相对的，也就是高速运动的相对论效应下时间会膨胀（时间膨胀效应）和空间会收缩（尺缩效应），但与此同时，由于光速c（空间与时间的比值，≈300000km/s）的绝对性，得到了时空是绝对的！

这样，一个绝对的参考系就出现了——绝对时空！但要拿绝对时空做参考系其实并不容易，因为我们不能直接测量【时空】，而只能分别测量【时】【空】，这又回到了原来的问题，以谁做参考系？

绝对参考系——宇宙微波背景辐射

虽然我们无法直接测量【时空】，但不要忘了我们还有另一个绝对——光速！有熟悉相对论的同学可能想起来了，根据相对论，光速不能做参考系！没错【光速】不可以，但【光】可以！我们的宇宙拥有一个最佳的绝对参考系——宇宙微波背景辐射！

宇宙微波背景辐射是宇宙诞生后透射出的第一缕光，它是宇宙温度冷却到3000K左右时，原子核俘获自由电子形成中性原子后，光子开始穿透传播到远方，直到今天。

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理论上背景辐射是均匀地分布在时空之中，而且它是可测量的，这样，我们就可以把它作为一个绝对的参考系。虽然它的速度是恒定的c，我们无法通过测量它的速度来确定地球相对于它的运动状态，但是它的温度和对应的波长是可以测量的！

由于光的多普勒效应，当地球向光源运动，光源所发的光会发生蓝移，波长会变短；当地球背离光源运动，光源所发的光会发生红移，波长会变长。

而背景辐射属于黑体辐射，它的波长与发出时的温度相关，也就是与中性原子形成时宇宙的温度相关，前面说了那时温度大约是3000K。而又由于宇宙膨胀，温度持续下降波长也持续变长，目前的宇宙微波背景辐射的对应黑体辐射温度仅剩2.7K左右，但即使这么低，当地球在这个辐射背景下穿梭时，还是能测量出各个方向上的辐射波长差异，并据此计算出地球在这个时空背景下的速度。根据科学家的测量计算，目前太阳相对于宇宙微波背景辐射的速度约为370km/s，考虑地球公转，速度范围在370±30km/s以内。

但有个有趣的事情就是目前太阳的公转方向刚好与银河系的运动方向相反，这导致银河系相对于背景辐射的移动速度比太阳系更高，达到600km/s以上。

无论速度是多少，可以确定的是我们可以利用背景辐射建立一个绝对的参考系，这个参考系可称为【宇宙微波背景辐射参考系】，基于它的形成机制，可以认为它是一个能代表绝对时空的参考系。

狭义相对论的终极问题：谁的时间更慢？

所以问题来了，银河系相对于绝对参考系的速度更快，那么是银河参考系的时间更慢还是在银河系中以220km/s速度公转的太阳参考系时间更慢？我没有看到过这个问题的答案，我个人给出的答案是：银河参考系的时间更慢。（注：此问题为狭义相对论问题，忽略广义相对论效应）

很多科学爱好者在这个问题上可能想不通，因为他们并不接受相对论下存在一个绝对的参考系，这导致他们理解不了狭义相对论下存在一个绝对的时间基准，这个时间基准可以通过背景辐射来确定。

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终极的时间基准：宇宙的年龄

背景辐射虽然可以测量，从而判断双生子谁的时间更慢。但那毕竟只是理论上判断，我们怎么知道这理论的判断对不对？这时就要引入一个终极的绝对时间基准，这个绝对的时间基准就是宇宙的年龄！也就是说一个测量到宇宙的年龄越小的参考系的时间过得越慢！一个测量到宇宙年龄越大的参考系的时间过得越快。

比如目前地球上测量到的宇宙年龄约为138.2亿年，那么另一个测量到宇宙年龄为137.2亿年的人所在的参考系的时间就一定比地球慢。目前计算宇宙年龄是根据反映宇宙膨胀率的哈勃常数，而对哈勃常数的测量主要有三种方法：宇宙距离阶梯红移、宇宙微波背景辐射和引力波。其中第二种方法就是根据背景辐射！这就反向证明了用背景辐射确定双生子问题是靠谱的。