پارادوکس دوقلوها (آزمایش فکر): توضیح

هدف اصلی آزمایش تجربی به نام "پارادوکس دوقلوها" این بود که منطق و اعتبار نظریه نسبیت خاص (STR) را رد کند. لازم است بلافاصله ذکر شود که هیچ گونه پارادوکس در واقع وجود ندارد و کلمه خودش در این موضوع ظاهر می شود، زیرا جوهر آزمایش روانی در ابتدا اشتباه درک شده است.

ایده اصلی SRT

پارادوکس نظریه نسبیت (پارادوکس دوقلوها) می گوید که ناظر "ثابت" فرایندهای حرکت دادن اشیا را به عنوان کند شدن درک می کند. مطابق با نظریه ی مشابه، فریم های انتزاعی مرجع (سیستم هایی که در آن حرکت اجسام آزاد به صورت خطی و یکنواخت یا در حالت استراحت هستند) با حقوق برابر با یکدیگر برابر است.

پارادوکس دوقلوها: به طور خلاصه

با توجه به فرض دوم، فرض می شود که نظریه ویژه نسبیت ناسازگار است . برای حل این مشکل بصری، پیشنهاد شد که وضعیت را با دو برادر دوقلو بررسی کنیم. یکی (مشروط - مسافر) به پرواز فضایی فرستاده می شود، و دیگری (خانه خانه) بر روی سیاره زمین قرار دارد.

متن دوقلوهای پارادوکس در چنین شرایطی معمولا به این شکل است: طبق گفته های خانه، ساعت در ساعت است که مسافر به سرعت حرکت می کند، بدین معنی است که زمانی که برگشت، ساعت خود را پشت سر می گذارد. مسافر، برعکس، می بیند که زمین با توجه به او در حال حرکت است (که در آن خانه خانه با ساعت است)، و از نظر او، زمان برادرش است که به آرامی می رود.

در حقیقت، هر دو برادر در شرایط برابر هستند، به این معنی که زمانی که آنها با هم، زمان خود را در ساعت خود یکسان است. در همان زمان، با توجه به نظریه نسبیت، دقیقا ساعت برادر مسافرتی است که باید پشت سر گذاشته شود. چنین نقض تقارن ظاهری به عنوان ناسازگاری مقررات تئوری در نظر گرفته شد.

پارادوکس دوقلوها از نظریه نسبیت انیشتین

در سال 1905، آلبرت انیشتین یک قضیه را به دست آورد که می گوید زمانی که جفت ساعتهای هماهنگ در نقطه A قرار می گیرد، یکی از آنها می تواند در یک مسیر ثابت بسته شود تا زمانیکه دوباره به نقطه A برسد (و برای این به عنوان مثال، صرفه جویی خواهد شد، t ثانیه)، اما در زمان ورود آنها یک زمان کوتاه تر از ساعت که ثابت باقی مانده است نشان می دهد.

شش سال بعد، وضعیت پارادوکس این نظریه توسط پل لانگوین داده شد. "در یک تاریخ بصری" پیچیده شده "، آن را به زودی محبوبیت حتی در میان مردم دور از علم به دست آورد. با توجه به خود Langevin، ناسازگاری در تئوری توسط این واقعیت توضیح داده شد که، بازگشت به زمین، مسافر در سرعت شتاب حرکت کرد.

دو سال بعد، ماکسون فون لاو یک نسخه را ارائه کرد که در همه لحظات شتابدهی شیء قابل توجه نیست، اما این واقعیت که زمانی که روی زمین قرار دارد، به یک مرجع دیگری از مرجع تبدیل می شود.

در نهایت، در سال 1918، انیشتین توانست خود را برای توضیح پارادوکس دو دوقلو از طریق نفوذ میدان گرانشی در جریان زمان توضیح دهد.

توضیح پارادوکس

پارادوکس توضیح دوقلوها بسیار ساده است: فرض اولیه برابری بین دو فریم مرجع نادرست است. مسافر در تمام دوران مركز مركز مرجع باقي ماند (اين نيز مربوط به تاريخ ساعت است).

به عنوان یک نتیجه، بسیاری در نظر گرفتند که نظریه ویژه نسبیت نمی تواند به درستی فرموله کردن پارادوکس دوقلوها مورد استفاده قرار گیرد، در غیر این صورت تناقضی به دست می آید که با یکدیگر ناسازگار هستند.

وقتی نظریه نسبیت کلی ایجاد شد همه چیز حل شد . او یک راه حل دقیق برای کار را در دست گرفت و توانست تأیید کند که از جفت ساعتهای هماهنگ، آنهایی که در حال حرکت هستند عقب خواهند ماند. بنابراین در ابتدا وظیفه متناقض به عنوان یک عادی بود.

لحظات متضاد

پیشنهادهایی وجود دارد که زمان شتاب به اندازه کافی قابل توجه است تا سرعت ساعت را تغییر دهد. اما در طول آزمایش های متعدد تجربی ثابت شده است که تحت عمل شتاب جنبش زمان را شتاب نمی دهد و یا کند.

در نتیجه، بخش مسیر، که در آن یکی از برادران شتاب شد، نشان دهنده تنها عدم تقارن بین مسافر و خانه است.

اما این بیانیه نمی تواند توضیح دهد که چرا زمان دقیقا به وسیله یک جابجایی حرکت می کند و نه با آنچه در استراحت باقی می ماند.

تست تمرین

پارادوکس دوقلوهای فرمول و قضیه دقیقا شرح داده شده است، اما برای یک فرد بی سواد بسیار دشوار است. برای کسانی که بیشتر مایل به اعتماد به عمل هستند، به جای محاسبات نظری، انجام آزمایش های متعدد انجام شده است، که هدف آن اثبات یا رد نظریه نسبیت است.

در یک مورد یک ساعت اتمی استفاده شد. آنها بسیار دقیق هستند و برای حداقل زمانبندی آنها بیش از یک میلیون سال نیاز دارند. آنها در یک هواپیمای مسافری قرار داشتند، چند بار در اطراف زمین پرواز کردند و پس از آن کاملا عقب مانده از ساعاتی بود که هرگز پرواز نکردند. و این به رغم این واقعیت که سرعت حرکت اولین نمونه از ساعت به دور از نور بود.

مثال دیگر: زندگی طولانی تر از موئون ها (الکترون های سنگین). این ذرات ابتدایی چندین صد بار سنگین تر از حد معمول است، دارای بار منفی هستند و در لایه بالایی جو زمین به علت عملکردهای پرتوهای کیهانی تشکیل شده است. سرعت حرکت آنها به زمین تنها کمی کمتر از سرعت نور است. با طول عمر واقعی (در 2 میکرو ثانیه)، آنها قبل از اینکه سطح سطح سیاره را لمس کنند، فرسایش می کنند. اما در جریان پرواز، آنها 15 بار دیگر (30 میکرو ثانیه) زندگی می کنند و هنوز هم به هدف می رسند.

علت فیزیکی پارادوکس و تبادل سیگنال

پارادوکس فیزیک دوقلوها توضیح می دهد و زبان قابل دسترس تر. در حالی که پرواز در حال انجام است، هر دو برادر دوقلو برای یکدیگر بیگانه هستند و در عمل نمیتوانند تایید کنند که ساعتهایشان همزمان هم حرکت میکنند. این امکان وجود دارد که دقیقا مشخص کند که حرکت جنبش مسافر را آهسته با تجزیه و تحلیل سیگنال های ارسال شده به یکدیگر. این ها سیگنال های شرطی "زمان دقیق" هستند که به صورت پالس های نور بیان می شوند و یا پخش ویدئویی شماره گیری ساعت.

باید فهمید که سیگنال نه در زمان حاضر، بلکه در گذشته، همانطور که انتشار سیگنال با سرعت خاصی اتفاق می افتد و زمان خاصی برای انتقال از منبع به گیرنده، منتقل می شود.

درستی نتیجه گفتگو سیگنال را فقط می توان با اثر داپلر انجام داد: هنگامی که منبع از گیرنده خارج می شود، فرکانس سیگنال کاهش می یابد و در صورت نزدیک شدن، افزایش می یابد.

فرمول بندی توضیحات در موقعیت های پارادوکسی

برای توضیح پارادوکس های تاریخ مشابه با دوقلوها، می توان از دو روش اصلی استفاده کرد:

1. بررسی دقیق ساختارهای موجود منطقی برای موضوع تناقض و شناسایی خطاهای منطقی در زنجیره استدلال.
2. تحقق محاسبات دقیق برای ارزیابی واقعیت مهار زمان از دیدگاه هر یک از برادران.

گروه اول شامل عبارات محاسباتی بر اساس SRT و ثبت شده در فریم های انتزاعی مرجع است. در اینجا این بدان معنی است که لحظات مرتبط با شتاب حرکت در مقایسه با طول کل پرواز بسیار کوچک است که می توان آنها را نادیده گرفت. در برخی موارد، یک سیستم ارجاع سوم ناشیانه ممکن است معرفی شود که در جهت مخالف با مسافر پیشرفت کند و برای انتقال اطلاعات از ساعت به زمین استفاده شود.

گروه دوم شامل محاسبات بر اساس این واقعیت است که لحظات حرکت شتاب هنوز هم وجود دارد. این گروه خود نیز به دو زیرگروه تقسیم می شود: یکی از تئوری گرانش (GTR) استفاده می کند و دیگری نمی کند. اگر GRT درگیر باشد، به این معنی است که میدان حاوی میدان گرانشی است که به شتاب سیستم مربوط است و تغییر سرعت سرعت جریان را در نظر می گیرد.

نتیجه گیری

تمام مباحث مربوط به پارادوکس خیالی فقط به خطای ظاهری منطقی مربوط است. مهم نیست چگونگی شکل دادن شرایط مشکل، غیرممکن است که اطمینان حاصل شود که برادران در شرایط کاملا متقارن هستند. مهم است که توجه داشته باشیم که زمان دقیقا بر روی ساعت های متحرک، که باید از طریق تغییر فریم مرجع، کاهش یابد، زیرا همزمان شدن رویدادهای نسبی است.

از لحاظ هر یک از برادران، به دو دلیل، محاسبه کنید: با استفاده از ساده ترین اقدامات در چارچوب نظریه نسبیت خاص یا با تمرکز بر فریم های غیر انتسابی مرجع، از دو جهت استفاده کنید. نتایج هر دو مدار محاسباتی می تواند متقابلا سازگار باشد و به همان اندازه برای اطمینان از اینکه ساعت حرکتی کندتر است، استفاده می شود.

بر این اساس می توان فرض کرد که هنگامی که تجربیات ذهنی را به واقعیت منتقل می کنید، فردی که جایگاه خانه را می گیرد، واقعا سریع تر از مسافر رشد می کند.