Loodus on täis hämmastavaid asju ja paradokse. Ja ühte neist, mida seostatakse liikumisega valguse kiirusega, nimetatakse "kaksikute paradoksiks".
Tõenäoliselt olete tuttav poolestusaja fenomeniga: paljud subatomaatsed osakesed on ebastabiilsed ja lühikese aja pärast kõdunevad (muutuvad millekski muuks). Osakese poolväärtusaeg on aeg, mida ta peab "ootama", et saavutada 50% lagunemisvõimalus.
Näiteks müonide poolestusaeg on 2,2 mikrosekundit. Kui teil oleks 100 kuuti, oleks 2,2 mikrosekundi jooksul jäänud ainult 50 kuuti, eks? Tegelikult mitte tingimata.
2,2 mikrosekundit on koonu jaoks kulunud aeg. Kui teil on käputäis 100 statsionaarset koonu, siis pärast 2,2 mikrosekundit on umbes 50. Kui teil on aga mõni sõber, kes lendab raketis 50% valguse kiirusest, siis kui teie jaoks kulub 10 sekundit, kulub 8, 66 sekundit.
Selgub, et see kehtib ka kuunide kohta. Nii et kui teie 100 kuuti pole staatilised, vaid liiguvad osakestekiirendis valguse kiirusega 50%, siis pärast 2,2 mikrosekundi teie küljest on see kuunide jaoks umbes 1,9 mikrosekundit. See tähendab, et selleks ajaks on teil umbes 55 kuuti.
Teie tugiraamistikus mööduks 2,54 mikrosekundit ja kuunorude korral 2,2 mikrosekundit. Nii et pärast 2,54 mikrosekundi on teil jäänud 50 kuuti.
Mis pistmist sellega on kaksikutel?
Reklaamvideo:
Võib-olla loete ja mõtlete: mis on sellel kaksikutel ja paradoksidel? Teate, see on väga hea ja õigeaegne küsimus.
Kujutage ette, et teil on kaksikvend. Ja isegi noorpõlves õppisite, et ta on kaabakas ja kavatses maailma üle võtta. Planeedi tema koledatest plaanidest vabanemiseks pumpate talle unerohtu, panite raketi ja saadate 90% valguse kiirusest Maast eemale.
Kahjuks möödub aeg teie kaksikule aja laienemise tõttu aeglasemalt. Teie üheksa aasta jooksul möödub tema jaoks ainult neli aastat. Kui pärast üheksa teie aastat õnnestub tal laev ümber pöörata ja sama kiirusega tagasi pöörduda, siis saate vanuseks 18 aastat ja tema - ainult kaheksa!
Tavaliselt lõpevad sellega paradoksi käsitlevad arutelud, mille Paul Langevin pakkus esmakordselt välja 1911. aastal mõttekatsena, ja sellega see kõik ka lõpeb. Kaksikparadoksi lähemalt uurides tekib siiski huvitav küsimus.
Paul Langevin.
Teie kurja kaksiku seisukohalt liikusid Maa ja teie 90% valguse kiirusest. Seega, pärast üheksa aastat tema jaoks peaks teie jaoks mööduma ainult neli aastat. Teisisõnu, kui teie kaksik arvab, et lahkumisest on tema jaoks naasmiseks möödunud kaheksa aastat, siis oleks teie jaoks pidanud olema ainult kolm ja pool aastat!
Niisiis, kui teie kurjakuulutav kaksik naaseb, kumb teist on vanem? See on täpselt paradoks.
Võib tunduda, et see küsimus on spetsiaalne relatiivsusteooria otsus. Mõni pühendab täna terveid veebisaite SRT "paljastamisele". Küll aga saame teaduslikult tõestada, et üks kaksikutest saab tegelikult vanemaks.
Kaksikparadoks on üks neist probleemidest, millel on üksainus elegantne lahendus (või, võiks öelda, vastus). Nagu olete juba aru saanud, hõlmab see ülesanne relativistlikku aja laienemist vastavalt erirelatiivsusteooria teooriale.
Otsus
Paradoksi lahendusele lähenemisel kujutage kõigepealt ette, et teil ja teie kaksikul on käekell käes ning sõbranna saab teie ja tema kella peal aega jälgida. Saate iseseisvalt oma kellaajal jälgida ja oma kaksikut tema peal hoida: kõik on seal, kus ta on. Kuid see on ebatavaline kell: see tiksub ainult üks kord aastas - päeval, mil Maa päästis teie kurjast koopiast. Sel päeval saate vahetada teateid ka elektromagnetilise impulsi kujul (olete ju perekond). Ja siin väärib märkimist, et teleskoobi valgus ja teie saadav elektromagnetiline signaal liiguvad sama kiirusega.
Kui me joonistame teie ja teie kaksiku jaoks aegruumi diagrammi, saame järgmise:
Kaksikute paradokside skeem / Science ABC / Alasti teadus.
Vasakpoolsel pildil olete oma tugiraamiga. Paremal näeme kahte tugiraami, mis vastavad teie venna lahkumisele ja tagasitulekule.
Teostame teie tugiraamistikule vastavad arvutused. Oletame, et teie kaksik on 2,67 valgusaastat ühes suunas. Nüüd, kui me teame kaugust ja kiirust, millega see liigub, saame arvutada sõiduks kulunud aja: pisut üle kahe ja poole aasta. Teie arvates võttis kaksiku teekond umbes kuus aastat.
Niisiis, selgub, et kuri kaksikvend naaseb Maale, et hävitada teid umbes kuue aasta jooksul, ehkki tema jaoks on see pisut üle kahe ja poole aasta. Järelikult, mida enam objektide kiirus läheneb valguse kiirusele, seda aeglasemalt nende "kogemus" aeglustub võrreldes teiste objektidega, mis ei liigu kiirusel, mis on valguse kiirusele suhteliselt lähedal, olgu see siis inimene või koonu.
Vladimir Guillen
