Ikizlerin Paradoksu (düşünce deneyi): açıklama

"İkizlerin Paradoksu" adlı düşünce deneyinin temel amacı, özel görelilik teorisinin (STR) mantığını ve geçerliliğini çürütmekti. Aslında, herhangi bir çelişkinin söz konusu olmadığı hemen anlaşılmalıdır ve zihinsel deneyin özü başlangıçta yanlış anlaşıldığından bu sözcük kendisinde görünür.

SRT'nin ana fikri

Görelilik teorisinin paradoksu (ikizlerin paradoksu), "durağan" bir gözlemcinin, hareketli nesnelerin süreçlerini yavaşlattığını algıladığını söylüyor. Aynı teoriye göre, atıl referans çerçeveleri (serbest beden hareketinin doğrusal ve düzgün olması ya da durgun haldedir), birbirlerine göre hak eşittir.

Ikizlerin Paradoksu: kısaca

İkinci önerme dikkate alındığında, özel görelilik kuramının tutarsız olduğu kabul edilir . Bu sorunu görsel olarak çözmek için durumu iki ikiz kardeşle birlikte ele alması önerildi. Birisi (koşullu - gezgin) uzay uçuşuna gönderilirken, diğeri (homo birisi) Dünya gezegeninde bırakılır.

Bu koşullar altında ikizlerin paradoksluğunun ifadesi genelde şu gibi geliyor: Homebody'ye göre, gezginin saatinde daha yavaş ilerlediğini, yani geri döndüğünde saatinin geride kalacağı anlamına geliyor. Aksine, gezgin, Dünya'nın kendisine göre (kendisinin üzerinde seyrettiği) hareket ettiğini görür ve kendi bakış açısından, onun kardeşinin daha yavaş gideceği zamanıdır.

Aslında her iki kardeş eşit koşullarda, yani birlikte olduklarında saatleri saatlerinde aynı olacak. Aynı zamanda, görelilik teorisine göre, gezginin kardeşinin geride kalması saatlerdir. Açık simetriye böylesi bir ihlal teori hükümlerinin tutarsızlığı olarak kabul edildi.

Einstein'ın görelilik teorisindeki ikizlerin paradoksu

1905 yılında Albert Einstein, senkronize saatlerin çiftleri A noktasında olduğunda, biri tekrar A noktasına ulaşıncaya kadar sabit hızda kavisli bir kapalı yörünge boyunca ilerleyebilir (ve bu noktaya) Harcanacak, örneğin, t saniye), ancak vardıklarında hareketsiz kalan saatten daha kısa bir süre göstereceklerdir.

Altı yıl sonra bu teorinin çelişkili durumu Paul Langevin tarafından verildi. Görsel bir tarihe "sıçramış", kısa sürede bilimden uzak insanlar arasında popülerlik kazandı. Langevin'in kendisine göre, teorideki tutarsızlıklar, gezegene döndükçe hızlandırılmış bir tempoda ilerlediği gerçeği ile açıklandı.

İki yıl sonra, Max von Laue, cismin ivme hızının her anında anlamlı olmayan bir versiyon ortaya attı, ancak Dünya'da olduğu zaman bunun başka bir atıl referans çerçevesine düştüğü gerçeğini belirtti.

Sonunda, 1918'de Einstein, zaman akışındaki yer çekim alanının etkisi ile, ikizlerin paradoksunu kendisi açıklayabildi.

Paradokarın açıklaması

İkizlerin açıklamasının paradoksu oldukça basittir: İki referans çerçevesi arasındaki eşitlik varsayımı yanlıştır. Gezgin, atıl referans çerçevesinde her zaman değil (bu da saatin tarihi için geçerlidir) kaldı.

Sonuç olarak, birçok kişi, ikizlerin paradoksunu doğru bir şekilde formüle etmek için özel bir görelilik kuramının kullanılamayacağını, aksi halde birbiriyle uyuşmayan tutarsızlıklar elde ettiğini düşünüyorlardı.

Genel görelilik kuramı oluşturulduğunda her şey giderildi . Eldeki görev için kesin bir çözüm verdi ve senkronize edilen saat çiftinin hareket halindeyken geride kalacağını doğrulamayı başardı. Bu yüzden başlangıçta çelişik görev sıradan bir görev haline geldi.

Tartışmalı anlar

Hızlanma süresinin saat hızını değiştirecek kadar önemli olduğu yönünde öneriler var. Fakat sayısız deneysel kontroller sırasında hızlanma eylemi altında zaman hareketinin hızlanmadığı ya da yavaşlamadığı kanıtlandı.

Sonuç olarak, kardeşlerden birinin hızlandığı yörüngenin kesimi, gezgin ile ev halkı arasında yalnızca bir miktar asimetri ortaya koyuyor.

Fakat bu açıklama, neden dinlenmiş halde değil, hareketli bir cisim tarafından zamanın neden yavaşladığını açıklayamıyor.

Uygulama Testi

Formül ve teoremin ikizlerinin paradoksu doğru olarak açıklanmaktadır, ancak beceriksiz bir kişi için oldukça zordur. Teorik hesaplamalardan ziyade pratiğe güvenme eğiliminde olanlar için, göreceliğin teorisini ispatlamak veya kanıtlamak olan çok sayıda deney gerçekleştirildi.

Bir durumda, bir atom saati kullanıldı. Bunlar son derece hassas ve minimal eşitsizleştirme için bir milyondan fazla yıla ihtiyaç duyacaklar. Bir yolcu uçağına yerleştirildi, Dünya etrafında birkaç kez uçtu ve daha sonra o saatler arasında hiçbir yere uçmayan kayda değer bir gecikme gösterdi. Ve bu, saatin ilk örneğinin hareket hızının ışığından uzak olmasına rağmen.

Bir başka örnek: muonların daha uzun ömürlü olması (ağır elektronlar). Bu temel parçacıklar normalden birkaç yüz kat daha ağırdır, negatif bir yüke sahiptirler ve kozmik ışınların etkisiyle yeryüzünün atmosferinin üst katmanında oluşurlar. Hareketlerinin Dünya'ya olan hızı hafif hızdan biraz daha düşüktür. Gerçek ömürleri (2 mikrosaniyelik) ile, gezegenin yüzeyine dokunmadan önce bozulurlardı. Ancak uçma sürecinde, 15 kat daha uzun (30 mikrosaniye) yaşıyor ve hala hedefe ulaşıyorlar.

Paradoksun fiziksel nedeni ve sinyal alışverişi

İkizler fiziğinin Paradoksu ve daha erişilebilir dil açıklanır. Uçuş devam ederken, ikiz kardeşler birbirlerine karşı ulaşılmazlar ve pratik olarak saatlerinin eş zamanlı hareket ettiğini doğrulayamazlar. Gezginin hareketinin, birbirlerine gönderdikleri sinyalleri analiz ederek tam olarak ne kadar yavaş olduğunu belirlemek mümkündür. Bunlar, "kademesiz zaman" ın koşullandırılmış sinyalleridir, saatin kadranının ışıklı darbeleri veya video yayını olarak ifade edilir.

Anlaşılmalıdır ki, sinyal şu andaki gergin değil, fakat geçmişte sinyal yayılımı belirli bir oranda gerçekleştiğinden ve kaynaktan alıcıya geçmesi belirli bir süre alır.

Sinyal diyalogunun sonucunu doğru olarak değerlendirmek ancak Doppler efekti ile yapılabilir: kaynak alıcıdan çıkarıldığında, sinyalin frekansı düşer ve yaklaşırken yaklaşır.

Çelişik durumlarda açıklamanın formüle edilmesi

Benzer öykünün ikizlerle paradokslarını açıklamak için iki temel yöntem kullanılabilir:

1. Çelişkiler ve mantıksal zincirdeki mantıksal hataların tanımlanması için mevcut mantıksal yapıların yakından incelenmesi.
2. Her kardeşin bakış açısından zamanın engellenmesi gerçeğini değerlendirmek için ayrıntılı hesaplamaların gerçekleştirilmesi.

Birinci grup, SRT'ye dayanan ve atıl referans çerçevelerine yazılmış hesaplama ifadelerini içerir . Burada, hareket ivmesi ile ilişkili momentlerin, ihmal edilebilecek toplam uçuş uzunluğu ile ilişkili olarak çok küçük olduğu anlamına gelmektedir. Bazı durumlarda, seyyana göre ters yönde ilerleyen ve saatinden Dünya'ya veri aktarmak için kullanılan üçüncü bir atıl referans sistemi dahil edilebilir.

İkinci grup, hızlandırılmış hareket momentlerinin hâlâ mevcut olduğuna dayanan hesaplamaları içerir. Bu grup kendisi de iki alt gruba ayrılmıştır: biri yerçekimi teorisini (GTR), diğeri ise yerçekimi teorisini (GTR) kullanmaktadır. GRT işe yaramazsa, alanın, sistemin hızlandırılmasına karşılık gelen yerçekimi alanı içerdiği ve zaman akışı hızındaki değişikliği hesaba kattığı ima edilir.

Sonuç

Hayali paradoksla bağlantılı olan bütün tartışmalara sadece açık bir mantıksal hata sebebiyle varılmıştır. Sorunun koşulları nasıl formüle edilmiş olursa olsun, kardeşlerin tamamen simetrik koşullarda olmasını sağlamak imkansızdır. Olayların eşzamanlılığı göreceli olduğu için, referans çerçevelerinin değiştirilmesi gereken, hareketli saatlerin yavaşladığı hesaba katılmak önemlidir.

Kardeşlerin her birinin bakış açısından ne kadar zamanın yavaşladığını iki şekilde hesaplayın: Özel görelilik kuramı çerçevesinde en basit eylemleri kullanarak veya atıl olmayan referans çerçevelerine odaklanarak. Her iki hesaplama devresinin sonuçları karşılıklı olarak tutarlı olabilir ve hareketli saatin daha yavaş olduğunu teyit etmek için aynı derecede görev yapabilir.

Bu temelde, zihinsel bir deneyin gerçeğe dönüştüğü zaman, ev halkının yerini alacak kişi, gezginden daha eski hale geleceğini varsayabilir.