Парадокс близнюків (трохи науки)
Хочете здивувати всіх своєю молодістю? Відправляйтеся в тривалий космічний політ! Хоча, коли повернетеся, дивуватися, швидше за все, вже не буде кому.
Давайте проаналізуємо історію двох братів-близнюків.
Один з них - «мандрівник» вирушає в космічний політ (де швидкість руху ракет околосветовой), другий - «домосід» залишається на Землі. А питання-то в чому? - у віці братів!
Після космічної подорожі залишаться вони мають однаковий вік, або хтось із них (і хто саме) стане старше?
Ще в 1905 р Альбертом Ейнштейном в Спеціальній теорії відносності (СТО) був сформульований ефект релятивістського уповільнення часу, згідно з яким годинник, рухомі щодо інерціальної системи відліку, йдуть повільніше нерухомих годин і показують менший проміжок часу між подіями. Причому помітно це уповільнення при близькосвітлових швидкостях.
Саме після висунення Ейнштейном СТО французьким фізиком Полем Ланжевеном був сформульований «парадокс близнюків» (або інакше "парадокс годин"). Парадокс близнюків (інакше "парадокс годин") - це уявний експеримент, за допомогою якого намагалися пояснити виниклі суперечності в СТО.
Отже, повернемося до братів -БЛИЗНЕЦ!
Домосід має здатися, що годинник рухається мандрівника мають уповільнений хід часу, тому при поверненні вони повинні відстати від годин домосіда.
А з іншого боку, щодо мандрівника рухається Земля, тому він вважає, що відстати повинні годинник домосіда.
Але, не можуть обидва брата бути одночасно один старше іншого!
Ось в цьому і парадокс ...
З точки зору існувала на час виникнення «парадоксу близнюків» в даній ситуації виникало протиріччя.
Однак, парадоксу, як такого, в дійсності не існує, тому що треба пам'ятати, що СТО - це теорія для інерційних систем відліку! А, система відліку принаймні одного з близнюків не було інерційної!
На етапах розгону, гальмування або розвороту мандрівник відчував прискорення, і тому до нього в ці моменти не застосовуються положення СТО.
Тут треба користуватися Загальною Теорією відносності, де за допомогою розрахунків доводиться, що:
Повернемося, до питання про уповільнення часу в польоті!
Якщо світло проходить будь-якої шлях за час t.
Тоді тривалість польоту корабля для «домосіда» буде Т = 2vt / c
А для «мандрівника» на космічному кораблі по його годинах (грунтуючись на перетворенні Лоренца) пройде всього To = Tумноженное на корінь квадратний з (1-v2 / c2).
В результаті, розрахунки (в ОТО) величини уповільнення часу з позиції кожного брата покажуть, що брат-мандрівник виявиться молодше свого брата-домосіда.
11 плюсів 6 мінусів
- Кращі зверху
- перші зверху
- Актуальні зверху
zhe7264 1840 днів тому
Для прикладу можна прорахувати подумки політ до зоряній системі Альфа Центавра, віддаленої від Землі на відстань в 4.3 світлові роки (світловий рік - відстань, яку проходить світло за рік). Нехай час вимірюється в роках, а відстані в світлових роках.
Нехай половину шляху космічний корабель рухається з прискоренням, близьким до прискорення вільного падіння, а другу половину - з таким же прискоренням гальмує. Роблячи зворотний шлях, корабель повторює етапи розгону і гальмування.
У цій ситуації час польоту в земній системі відліку складе приблизно 12 років, тоді як по годинах на кораблі пройде 7,3 року. Максимальна швидкість корабля досягне 0,95 від швидкості світла.
За 64 роки свого часу космічний корабель з подібним прискоренням може здійснити подорож до галактиці Андромеди (туди і назад). На Землі за час такого польоту пройде близько 5 млн років.
Міркування, що проводяться в історії з близнюками, призводять тільки до удаваному логічного протиріччя. При будь-якому формулюванні «парадоксу» повною симетричності між братами немає. Важливу роль для розуміння того, чому час сповільнюється саме у мандрівника, міняло свою систему відліку, грає відносність одночасності подій.
Вже проведені експерименти по подовженню часу життя елементарних частинок і уповільнення ходу годинника при їх русі підтверджують теорію відносності. Це дає підставу стверджувати, що уповільнення часу, описане в історії з близнюками, відбудеться і при реальному здійсненні цього уявного експерименту.