《竿与谷仓悖论》：事件发生的顺序在每个人眼里都一样吗
物理学界四大神兽：芝诺的乌龟、拉普拉斯妖、麦克斯韦的精灵与薛定谔的猫齐登场。
这是【十大悖论】第 07 篇文章
今天这个悖论与相对论有关，因此若是你对相对论中的尺缩效应有所了解，那么理解起来会更容易一点，如果不了解尺缩效应是不是就不能看这篇文章了呢？ 哈哈，先上车再说！秋名山上，我们不见不散！（音乐响起来：得飘得飘得里个飘） 一篇文章带你进入相对论的世界
我们假设有一个人，叫什么不重要，不过为了方便，我们就叫他大柱子吧。大柱子现在手上拿了一根竿子，长度会因为不同情况而有所改变，在他前方有一个谷仓，这个谷仓有一个前门和一个后门，而且这个谷仓的长宽高都是10米。 现在，大柱子水平拿着竿子，走进了这个谷仓，如果竿子长9米，那么我们可以顺利得将前门和后门关起来，竿子的两头都会容纳进谷仓里面，没问题吧。如果竿子长10米，理论上我们也可以将前门和后门关起来，将竿子装进谷仓里。如果这竿子长12米呢？不弯曲竿子，一直使得竿子处于水平方向，那么我们就会发现，竿子的长度超出了谷仓的长宽高中任一维度，我们只能关了前门，或关了后门，而不能将前门和后门同时关闭。
以下不多说明了，竿子始终处于水平方向。 以上都没什么问题，那么现在假设，大柱子以接近光速的速度朝着谷仓奔跑，会发生什么？ 根据相对论的尺缩效应，如果谷仓里有一个观测者，我们叫她翠花吧，翠花会发现，大柱子的个子变矮了，变得扁平化了，而且他手中的竿子也变短了，比如大柱子拿着12米长的竿子奔跑，可能竿子就会缩小到10米以下，从而在他跑进谷仓的一瞬间，翠花可以顺利将前门和后门都同时关上，将大柱子与竿子一同锁在谷仓里一瞬间，而竿子的头和尾不会碰到谷仓的前门和后门。
以上，也没什么问题吧。如果你感觉有问题，那我来补充一下相对论中的尺缩效应。 相对论告诉我们，当你愈接近光速，长度就缩短愈多。比如，在一位相对于起点以0.99倍光速航行的星际旅人眼里，100光年的距离会缩短成14光年。由0.9999倍光速航行的旅人看来，同样的距离却缩短到只剩1光年（旅程时间只要一年，因为宇宙飞船几乎是以光速前进）。如果宇宙飞船能够更进一步逼近光速，比如0.999999999倍光速，那么100光年的距离只要在两天之内就可以完成了。
但是，若你是一个善于思考的人，那么你可能会发现问题也来了。 我们知道，运动是相对的，在翠花眼里，是大柱子拿着竿子以光速奔向谷仓，可是在大柱子眼里，谷仓和翠花不也是以接近光速的速度奔向自己吗？ 变化一下视角，在翠花眼里，大柱子变扁了，竿子变短了，在大柱子眼里，自己和竿子都没变，而是谷仓变小了，翠花变矮变胖了。 在翠花眼里，谷仓长宽都是10米，大柱子手中的竿子长12米，在正常情况下，竿子不可能被完全容纳进谷仓里，如果大柱子拿着竿子高速奔跑，那么竿子会发生尺缩效应，变得小于10米，从而在短时间内完全容纳进谷仓当中。可是，在大柱子眼里，自己的竿子长12米，谷仓长宽10米，自己不动，谷仓以高速奔向他，谷仓发生了尺缩效应，长宽都变小了，原本自己手中的竿子都不可能容纳进谷仓里，现在谷仓变小了，就更不行了。 这个悖论，该怎么解释呢？如果大柱子对了，那么翠花就错了，如果翠花对了，那么大柱子就错了。他们两个不可能同时都对，但根据“相对论的尺缩效应”和“运动是相对的”这两个基本物理概念，我们自然就会得出这一个鬼魅般的悖论。 要么就是，相对论错了？ 不不不！已经有很多实验证明了相对论的正确，至少尺缩效应和时钟变慢效应已经被观测到是确实存在的。 那么，问题出在哪了呢？ 翠花的视角，大柱子的视角，他们观测到的出现了偏差，若他们两个是嫌疑人，福尔摩斯可能会很疑惑，因为他们的口供对不上，但是，他们的口供都没错啊。 其实，问题的关键，在于“同时发生”这个概念上，别忘了，相对论不仅有尺缩效应，就连时间也是相对的。这也就是说，事件的发生顺序在翠花眼里和大柱子眼里，是不一样的。
在大柱子急速奔跑进谷仓内的时候，翠花可以在一瞬间关闭前门和后门，但是她必须马上打开后门，因为若是关得时间长一点，大柱子手中的竿头会碰到后门，从而撞一个满天星。而在大柱子眼里，当他在急速跑向谷仓的过程中，他会发现，当他进入谷仓之后，在竿头到达后门之前，他看到后门先短暂关上。一会之后，门再度开启以便让竿毫无阻碍地通过。又过了一会，等到竿尾进入谷仓之后，前门才关上。所以没错，当他停下来跟翠花核对各自的记录时，他的确说两道门都曾经关上，但不是同时——设想他看到的谷仓变短了，前后门要同时关上自然是不可能的。（这个悖论的关键，在于下面斜体字部分） 我们来将这些事件简化一下：大柱子竿头进入谷仓前门——事件A大柱子竿尾进入谷仓前门——事件B大柱子竿头离开谷仓后门——事件C谷仓前门关闭——事件D谷仓后门关闭——事件E谷仓前门打开——事件F谷仓后门打开——事件G 在翠花眼里，事件发生的顺序是这样的：A→B→D、E→F、G→C（事件D与E，事件F与G是同时发生的） 而在大柱子眼里，事件发生的顺序是这样的：A→E→G→C→B→D→F（大柱子竿头进入谷仓前门，谷仓后门关闭，谷仓后门打开，大柱子竿头离开谷仓后门，大柱子竿尾进入谷仓前门，谷仓前门关闭，谷仓前门打开） 彼此进行相对运动的不同观察者，看到事件发生的顺序也有所不同，这是爱因斯坦相对论带来的另一个结果。但是，请注意，事件顺序再怎么发生变化，也不会违背因果律这一基本的逻辑前提。 啊，相对论！你是多么美妙的一个理论啊！不由得又想起了万维钢的那一首诗： 假如未来发生什么大灾变让世界重归黑暗人们不再钻研科学拜倒在虚幻的神和压迫的权力之下被偏见和狂热蒙蔽只看到眼前的计较和平庸的善恶我希望至少你、我我们这几个人还记得这个世界曾经拥有过爱因斯坦拥有过相对论这个美丽的理论
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