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阶梯悖论是狭义相对论中一个著名的思想实验。设想有一个长度为L₀的阶梯和一个长度为B的谷仓，其中阶梯比谷仓长。当阶梯以接近光速的速度穿过谷仓时，在不同的参考系中会观察到截然不同的现象，这就产生了看似矛盾的结果。
在谷仓参考系中观察，阶梯是运动的物体。根据狭义相对论的长度收缩效应，运动物体的长度会收缩。阶梯的收缩长度等于其固有长度除以伽马因子。当阶梯的速度足够大时，收缩后的长度会小于谷仓的长度，因此在谷仓系看来，阶梯可以同时完全装进谷仓内部。
在阶梯参考系中观察，阶梯是静止的，保持其固有长度L₀。而谷仓以速度负v运动，因此谷仓会发生长度收缩，其收缩长度为B除以伽马因子。由于原本L₀就大于B，而伽马因子大于1，所以静止的阶梯长度必然大于收缩后的谷仓长度。在阶梯系看来，阶梯不可能完全装进谷仓。
悖论的解决关键在于理解同时性的相对性。根据洛伦兹变换，如果两个空间分离的事件在一个参考系中是同时的，那么在另一个相对运动的参考系中，这两个事件就不是同时的。在谷仓系中，阶梯头部和尾部同时位于谷仓内的两个事件是同时发生的。但在阶梯系中，这两个事件有时间间隔，不是同时发生的。
阶梯悖论的数学解释总结如下：长度收缩效应由公式L等于L₀除以伽马因子描述，而同时性的相对性由洛伦兹变换的时间部分描述。悖论的解决不是因为长度收缩本身，而是因为长度收缩与同时性的相对性共同作用。实际上并没有真正的悖论，两个参考系的描述都是正确且自洽的，完美体现了狭义相对论的内在一致性。