Das Zwillingsparadoxon ist ein Gedankenexperiment, das 1911 von dem französischen Physiker Paul Langevin formuliert wurde. Danach fliegt einer von zwei Zwillingen mit nahezu Lichtgeschwindigkeit zu einem fernen Stern und kehrt anschließend mit derselben Geschwindigkeit wieder zurück. Nach der Rückkehr zur Erde stellt sich gemäß der geläufigen Interpretation der Speziellen Relativitätstheorie heraus, dass der dort zurückgebliebene Zwilling älter geworden ist als der gereiste. Als paradox – als in sich widersprüchlich – wurde dieser Vorgang bezeichnet, weil in den frühen Jahren der Relativitätstheorie ihre Kritiker glaubten, die Theorie widerlegen zu können, indem sie auf einen Widerspruch hinwiesen. Sie meinten, wegen der von der Relativitätstheorie behaupteten Gleichberechtigung der Bezugssysteme müsse jeder der beiden Brüder jünger geblieben sein als der andere. Diese Auffassung beruht jedoch auf einer mittlerweile umstrittenen Interpretation der speziellen Relativitätstheorie und wird nicht mehr als ein Paradoxon angesehen. Stattdessen wird es heutzutage von Nicht-Fachleuten als paradox empfunden, wenn Zwillinge plötzlich nicht mehr gleich alt sind. Auch wenn Menschen subjektives Zeitempfinden haben, so war der Zeitbegriff bis zur Aufstellung der Relativitätstheorie doch offensichtlich objektivierbar. Mit der Anwendung der Lorentztransformation erkannte Einstein die "eigentümliche Konsequenz", dass alle Vorgänge eines aus der Ruhe beschleunigten Körpers in Relation zu einem unbeschleunigten Beobachter sich verlangsamen. Insbesondere altert auch ein lebender Organismus weniger schnell, er erlebt auch weniger. Dieses scheinbare Paradoxon beruht auf intuitiven, aber unzulässigen Annahmen über das Wesen der Zeit. Insbesondere wird dabei der Einfluss der Beschleunigung ignoriert. Durch diese Beschleunigung, der nur der reisende unterliegt, sind die beiden Zwillinge nicht gleichwertig, und nur aus der Sicht des irdischen und nicht des reisenden Zwillings liefert die Betrachtung der reinen Zeitdilatation das richtige Endergebnis. Eine Zeitdifferenz dieser Art konnte bisher aber noch nicht experimentell nachgewiesen werden.