Paradoks dvojčkov (miselni eksperiment): razlaga

Glavni namen miselnega eksperimenta, imenovanega "Paradoks dvojčkov", je bil zavrniti logiko in veljavnost posebne teorije relativnosti (STR). Omeniti je treba takoj, da se resnično ne govori o nobenem paradoksu, v tej temi pa se pojavlja samo beseda, saj je bilo bistvo mentalnega poskusa najprej napačno razumljeno.

Glavna ideja SRT

Paradox teorija relativnosti (paradoks dvojčkov) navaja, da "nepremični" opazovalec zaznava procese premikajočih se objektov kot upočasnitev. V skladu z isto teorijo so inercialni referenčni okviri (sistemi, v katerih je gibanje prostih teles pravokotno in enakomerno ali pa v mirovanju) enakovredne glede na druge.

Paradoks dvojčkov: na kratko

Ob upoštevanju drugega postavka se pojavlja domneva nedoslednosti posebna teorija relativnosti. Da bi vizualno rešili ta problem, je bilo predlagano razmisliti o razmerah z dvema brskema dvojčka. Ena (pogojno - potnik) se pošlje vesoljskemu letu, druga (homebody) pa ostane na planetu Zemlja.

Besedilo dvojčkov paradoks v takšnih pogojih, ki običajno gre takole: Ocena homebody, čas na uro, ki so na popotnika, ki se giblje počasi, kar pomeni, da ko se vrne, je (potnik), ura zaostaja. Traveler, na drugi strani pa vidi, da se premika glede na Zemlji (ki je homebody z uro), in iz svojega vidika, da je čas njegovega brata bo šel počasneje.

Pravzaprav sta oba bratje v enakih pogojih, kar pomeni, da bodo njihovi časi, ko so skupaj, enaki na svojih urah. Ob istem času, glede na teorijo relativnosti, je ravno ure potnikovega brata, ki naj bi zaostajal. Takšna kršitev navidezne simetrije je bila obravnavana kot neskladnost določb teorije.

Paradoks dvojčic iz teorije relativnosti Einsteina

Leta 1905 je Albert Einstein izhaja izrek, ki pravi, da ko je v točki Par sinhroniziran s seboj ur, ki jih lahko premaknete v njih vzdolž ukrivljene zaprti poti s konstantno hitrostjo, dokler oni ne iz A (in s tem bo porabljen npr. t sekund), toda ob prihodu bodo prikazani krajši čas od uri, ki je ostal nepremičen.

Šest let kasneje je status paradoksa te teorije dal Paul Langevin. "Zavit" v vizualni zgodovini, kmalu je postal priljubljen tudi med ljudmi, ki so daleč od znanosti. Po sami Langevinovi neskladnosti v teoriji je bilo pojasnjeno z dejstvom, da se je vračanje na Zemljo potujoč pospešeno.

Dve leti kasneje, je bil Max von Laue napredna različica, ki ni pomembne trenutke pospeševanjem objekta, in dejstvo, da se znajde v drugačnem inercialni opazovalni sistem, ko se pojavi na Zemlji.

Nazadnje, leta 1918 je Einstein zmožen razčistiti paradoks dveh dvojčkov s pomočjo vpliva gravitacijskega polja na tok časa.

Pojasnilo paradoksa

Pojasnilo paradoksov dvojčkov je precej preprosto: prvotna domneva enakosti med dvema referenčnima okviroma je napačna. Potovalec je ostal v referenčnem referenčnem okviru ne nazadnje (to velja tudi za zgodovino ure).

Posledica tega je, da mnogi menijo, da posebne teorije relativnosti ni mogoče uporabiti za pravilno oblikovanje paradoksa dvojčkov, drugače pa se dobijo nedosledne napovedi.

Vse je bilo rešeno, ko je bilo ustvarjeno splošna teorija relativnosti. Dala je natančno rešitev za obstoječo nalogo in je lahko potrdila, da bo par sinhroniziranih ur zaostajal za tiste, ki so v gibanju. Na začetku je bila paradoksna naloga uvrščena med navadne.

Kontroverzni trenutki

Obstajajo predlogi, da je navor privitja dovolj velik, da spremeni hitrost ura. Toda v času številnih eksperimentalnih pregledov je bilo dokazano, da se pod vplivom pospeševanja gibanje časa ne pospešuje ali upočasni.

Rezultat tega je, da se segment poti, v katerem se je eden od bratov pospešil, kaže le nekaj asimetrije med potnikom in bivanjem doma.

Toda ta izjava ne more razložiti, zakaj čas natančno upočasnjuje premikajoči se predmet in ne tisto, kar ostane v mirovanju.

Preverite prakso

Paradoks dvojčkov formul in izrekov natančno opisuje, vendar je za nekega nesposobnega človeka težko. Za tiste, ki so bolj nagnjeni k zaupanju prakso namesto teoretične izračune, je prišlo do številnih poskusov, katerih namen dokazati ali ovreči teorijo relativnosti.

V enem od primerov, atomska ura. Razlikujejo se v njihovi hiper-natančnosti in za minimalno desynchronizacijo potrebujejo več kot milijon let. Postavljeni v potniško letalo, so leteli večkrat okoli Zemlje in nato pokazali precejšen zaostanek od tistih ur, ki niso nikamor leteli. In to kljub dejstvu, da je bila hitrost premikanja prvega vzorca ure daleč od svetlobe.

Drug primer: daljša življenjska doba muonov (težkih elektronov). Ti elementarni delci so več sto krat težji kot običajno, imajo negativen naboj in so nastali v zgornjem sloju zemeljske atmosfere zaradi delovanja kozmičnih žarkov. Hitrost njihovega gibanja proti Zemlji je le malo manj od svetlobne hitrosti. S svojo dejansko življenjsko dobo (v 2 mikrosekundah), bi se razpadli prej kot dotikali površino planeta. Toda v procesu letenja živijo 15-krat več (30 mikrosekund) in še vedno dosegajo cilj.

Fizični vzrok paradoksa in izmenjava signalov

Paradoks fizike dvojčkov razloži in bolj dostopen jezik. Medtem ko je let v teku, oba brata dvojčka sta izven dosega drug drugemu in v praksi ne moreta zagotoviti, da se njihova ura premika v sinhronizmu. Možno je natančno ugotoviti, kako počasen je potovalni premik z analizo signalov, ki jih bodo poslali drug drugemu. To so pogojni signali "točnega časa", izraženi kot svetlobni impulzi ali video prenosi ura.

Treba je razumeti, da se signal ne bo prenašal v sedanjosti, temveč v preteklosti, ko se signal razmnožuje z določeno hitrostjo in potreben čas za prehod iz vira v sprejemnik.

Pravilno ovrednotenje rezultata signala se lahko izvede le z Dopplerjevim učinkom: ko je vir odstranjen iz sprejemnika, se bo frekvenca signala zmanjšala in ob približevanju se bo povečala.

Formulacija razlag v paradoksnih situacijah

Za razlago paradoksa takih zgodb z dvojčki se lahko uporabita dva glavna načina:

1. Previdno razmišljamo o obstoječih logičnih konstrukcijah za predmet protislovij in o določitvi logičnih napak v verigi razmišljanja.
2. Izvedba podrobnih izračunih, da bi ocenili čas zaviranja časa z vidika vsakega brata.

Prva skupina vključuje računske izraze na osnovi SRT in vpisane v inercialni referenčni okviri. Tu je mišljeno, da so trenutki, povezani s pospeševanjem gibanja, tako majhni glede na skupno dolžino leta, da jih je mogoče zanemariti. V nekaterih primerih se lahko uvede tretji inercialni referenčni sistem, ki napreduje v nasprotni smeri glede na potnika in se uporablja za prenos podatkov iz svoje ure na Zemljo.

Druga skupina vključuje izračune, ki temeljijo na dejstvu, da so trenutki pospešenega gibanja še vedno prisotni. Ta skupina je tudi razdeljena na dve podskupini: ena uporablja gravitacijsko teorijo (GTR), druga pa ne. Če gre za GRT, je treba navesti, da enačba vključuje gravitacijsko polje, ki ustreza pospeševanju sistema, in upošteva spremembo hitrosti pretoka časa.

Zaključek

Vse razprave, povezane z imaginarnim paradoksom, so posledica samo navidezne logične napake. Ne glede na to, kako so bili določeni pogoji naloge, ni mogoče zagotoviti, da so bratje v popolnoma simetričnih razmerah. Pomembno je upoštevati, da se čas upočasnjuje natančno na premikajoče se ure, ki je moralo iti skozi spremembo referenčnih okvirov, ker je sočasnost dogodkov relativna.

Izračunajte, koliko časa se je upočasnil z vidika vsakega od bratov na dva načina: z uporabo preprostih dejanj v okviru posebne teorije relativnosti ali s poudarkom na neinercialnih referenčnih okvirih. Rezultati obeh računskih vezij so lahko medsebojno skladni in enako služijo za potrditev, da je gibalna ura počasnejša.

Na tej podlagi se lahko domneva, da bo, ko prenesete mentalni poskos v resničnost, tisti, ki bo nadomestil domov, bo resnično postal hitrejši kot popotnik.