双生子理想实验，又叫双生子佯谬，是一个有关狭义相对论的思想实验。内容是：有一对双生兄弟，其中一个跨上一宇宙飞船作接近光速的长程太空旅行，而另一个则留在地球。结果当旅行者回到地球后，会发现旅行者比他留在地球的兄弟更年轻。这个结果是由狭义相对论所推测出的而且是能够透过实验来验证：我们能够探测到于大气层上层产生的μ介子。如果没有时间膨胀，那些μ介子在未到达地面之前就已经衰变了。