“狭义相对论”视角下的“长生不老”

在“狭义相对论”中有“动钟变慢”的观点。根据这一观点，在处于任何一个惯性系中的观测者看来，相对于他运动的钟会变慢，而自己的钟却不会。对此也可以这么理解：一直处于惯性状态（静止或匀速直线运动状态）的钟，时间走得最快。

这一观点提出后曾引发了长期争论。当时，法国物理学家郎之万曾提出了一个解释时间不同步的经典例子——“双生子佯谬”，来供大家讨论。这个例子指出：一对双生子，如果哥哥坐飞船到宇宙中去航行，而弟弟一直留在地球上，那么当哥哥航行回来后，会发现自己比弟弟年轻，原因在于二人所经历的时间不同。因为地球可近似看作一个惯性系，弟弟一直生活在地球上，并保持惯性状态，而哥哥去航行，先要经历加速过程，返回时又要经历减速过程，因此并非一直处于惯性状态，所以哥哥的钟要比弟弟的钟走得慢。

我们把这个例子做一下延伸：如果哥哥经历足够长时间的宇宙航行，使他的钟持续保持变慢状态，那么在弟弟看来，哥哥的寿命会非常长；如果航行持续延长下去，按照极限的原理，弟弟眼里的哥哥会不会具有“长生不老”的色彩呢？

人类早已进行过多次宇宙航行，但是在从外太空返回的宇航员身上，“双生子佯谬”的效应并不彰显；而且据常理推断，即使我们经常进行变速跑，也不会因时间流逝变慢而变得比别人更年轻，其原因何在呢？原来，要明显地体现出“双生子佯谬”效应，必须具备一些比较极端的条件。首先来说，旅行时间要足够长；其次，飞行的速度要非常接近光速。

有科学家计算过，如果一艘飞船载着双生子中的哥哥去比邻星旅行，其“双生子佯谬”的效应如何。比邻星距离太阳系为4.22光年，科学家设想，如果飞船先以相当于3g的加速度（即地面上重力加速度的3倍）加速，此时哥哥会感受到超重现象，假如他原来体重为80公斤，此时会变为240公斤。但这尚属人可以较长时间承受的加速度，如果再大，其身体则难以承受。

以这样的加速度把飞船加速到接近光速的25万千米每秒后，关闭发动机，飞船做惯性飞行。快接近比邻星时，飞船反向加速，逐步使速度降到零。在比邻星附近的行星降落并进行探测后，飞船再以同样的方式先加速，再改做惯性飞行，然后再减速返回地球。计算表明，弟弟会认为飞船往返用了12年时间，而哥哥则觉得自己只飞行了7年。所以回到地球上的哥哥会比弟弟年轻5岁。

如果认为这一例子中的“双生子佯谬”效应还不够明显，则可以让飞船到银河系中心附近旅行一次。太阳系到银心的距离约为2.8万光年，飞船以相当于2g的加速度加速，进行如到比邻星那样的飞行过程。经计算表明，哥哥觉得完成此次飞行用时40年。如果他20岁时开始航行，60岁时返回，觉得弟弟应该还健在，但是实质上早已沧海桑田、世事变迁。因为在地球上的人看来，飞船足足经历了6万年航行。由上述两个例子可以看出在极端条件下的“双生子佯谬”效应。

让我们进一步想象，假如真的有这么一个群体：他们生活在外太空，具有接近光速的飞行速度；他们的身体承受力非常强，在启动飞行时能承受以数倍重力加速度进行加速；他们生活的地方之间距离遥远，要经常性地进行远距离的飞行，那么在地球人看来，在某种程度上他们是否已经具有了“长生不老”的特质呢？

当然，在现实世界中，这样的群体是不可能存在的，如果说有的话，那也只能是存在于《西游记》《封神演义》等神话小说中的神仙群体，是如孙悟空这样的形象。他们“长生不老”的原因似乎可以用“双生子佯谬”加以解释。

以孙悟空为例，按照小说描述，他的飞行本领非凡，一个筋斗就有十万八千里。一个筋斗须臾间就可完成，因此可以推断，其飞行速度当为数万公里每秒，相当于光速的几分之一。他曾经服食蟠桃和太上老君的金丹，在老君的八卦炉中历经七七四十九天煅炼而毫发无损，可以说是具备了金刚不坏之躯，因此承受数倍重力加速度当不在话下。他在天上受封为齐天大圣之后，“无事闲游，结交天上众星宿，不论高低，俱称朋友”。我国古代把天空分为若干区域，即三垣二十八宿。三垣指的是北极周围的紫微垣、太微垣、天市垣；二十八宿指的是在黄道和白道附近的二十八个区域，即东方七宿、南方七宿、西方七宿、北方七宿。星宿的划分类似于现在的星座，孙悟空日日遨游于其间，应该是长时间进行加速运动和减速运动。

由此看来，在他的身上“双生子佯谬”效应会非常彰显，无怪乎当他在天上居官半年左右后反出天庭时，花果山众猴对他居官时间的感受迥然不同，这或许是神仙群体长生不老的真谛？

“四健将打扫安歇叩头礼拜毕。俱道：‘大圣在天这百十年，实受何职？’大圣笑道：‘我记得才半年光景，怎么就说百十年话？’健将道：‘在天一日，即在下方一年也。’”

曾有众多读者对取经团队跋山涉水，历经十四寒暑才辛辛苦苦取回真经有所不解，认为既然孙悟空一个筋斗云就有十万八千里，猪八戒、沙僧同为被贬的神仙，具有同样不凡的飞行本领，为何不携带唐僧飞往灵山，瞬息间取经而回呢？相信不惟是读者，以猪八戒好吃懒做的性格，在负荷沉重的行李时也不会无此遐想。

关于这一问题，从书中的记载也可见端倪，比如说在途经流沙河时，孙悟空面对浊浪滔天、浩渺无际的河水悚然而惊，说到：“师父啊，真个是难，真个是难！这条河若论老孙去呵，只消把腰儿扭一扭，就过去了；若师父，诚千分难渡，万载难行。”其言下之意就是唐僧为肉体凡胎，不能承受飞行。用科学的观点来解释，当是不能承受数倍的重力加速度，因此取经团队难以取巧，猪八戒也只能任劳任怨地把沉重的行李挑到西天。

（本文发表于《中国科学报》2015年5月22日）