פרדוקס התאומים (ניסוי מחשבתי): הסבר

המטרה העיקרית של ניסוי מחשבתי שנקרא "פרדוקס התאומים" היה הפרכה של עקביות תוקפו של תורת היחסות הפרטית (STR). זה צריך מיד לבצע הזמנה, כי על כל הפרדוקס הוא בעצם לא בא בחשבון, כמו המילה מופיעה הנושא בגלל המהות של ניסוי מחשבתי במקור פורשה באופן שגוי.

הרעיון הבסיסי של SRT

הפרדוקס של תורת היחסות (פרדוקס התאומים) קובע כי הצופה "קבועה" תופס את אובייקטים נעים כתהליך מאט. בהתאם למערכת ההתייחסות הזהה התאוריה אינרציאלית (מערכת שבה התנועה של גופים רופפים מתרחשת באופן אחיד, או שהם במנוחה) שווה זה לזה.

הפרדוקס של התאומים: בקצרה

בהתחשב עקביות ההנחה השנייה עולה הנחה של תורת יחסות פרטית. כדי לפתור בעיה זו באופן ברור, זה היה מתבקש לבחון את המצב עם שני אחים תאומים. אחת (יחסית - Traveler) נשלח טיסת החלל, והשני (שמאטע) נותר על כדור הארץ.

הניסוח של פרדוקס התאומים בתנאים כאלה בדרך כלל הולך ככה: תקוע הערכה, זמן על השעון, אשר נמצאים הנוסע, נע לאט, מה שאומר שכאשר הוא חוזר, הוא (הנוסע), השעון יפגר. נוסע, ומצד שני, רואה שהוא נע ביחס לכדור הארץ (שהוא טיפוס ביתי עם השעון שלו), ו, מנקודת המבט שלו, זה היה הזמן של אחיו ילך יותר לאט.

למעשה, שני האחים שווים, ולכן, כאשר הם יהיו ביחד, השעות שלהם תהיינה זמנית. במקביל על תורת היחסות הוא חייב לשמור ולצפות-הנוסע אחיו. הפרה לכאורה זו של סימטריה נתפסה כחוסר עקביות של התיאוריה.

פרדוקס התאומים של תורת היחסות של איינשטיין

בשנת 1905, אלברט איינשטיין נגזרת משפט, הקובע כי כאשר בנקודת זוג מסונכרן עם כל שעות אחרות, אתה יכול להעביר חלק מהן לאורך נתיב סגור מעוקל עם מהירות קבועה כל עוד הם לא עשוי A (ועל-כך זה יוקדש, למשל, לא שני), אבל ברגע שהם מגיעים להראות פחות זמן מאשר השעות שנותרו עדיין.

שש שנים מאוחר יותר, מעמדה של הפרדוקס של התיאוריה הזאת נתנה Pol Lanzheven. "עטוף" בסיפור חזותי, הוא בקרוב לפופולריות גם בקרב אנשים רחוקים מדע. לדעת של ולנגווין, סתירות בתאוריה מוסברות על ידי העובדה, חוזר לכדור הארץ, הנוסע היה נע במהירות.

שנים לאחר מכן, מקס פון לאואה היה גרסה מתקדמת שאינו רגעים משמעותיים של אצה של האובייקט, ואת העובדה שהוא מוצא את עצמו בתוך מסגרת אינרציאלית התייחסות שונה, כאשר הוא מופיע על פני כדור הארץ.

לבסוף בשנת 1918 איינשטיין עצמו יכול להסביר את הפרדוקס של תאומים דרך השפעתו של שדה הכבידה על מהלך הזמן.

ההסבר לפרדוקס

הסבר פרדוקס תאומים הוא די פשוט: ההנחה המקורית של שוויון בין שתי מסגרות התייחסות שגויה. הנוסע היה במערכת התייחסות האינרציה הוא לא כל הזמן (זה חל גם על ההיסטוריה של השעון).

כתוצאה מכך, רבים חשו כי תורת היחסות הפרטית אינה יכולה לשמש כדי לתקן את הניסוח של פרדוקס התאומים, או שהושג עולה בקנה אחד עם תחזיות אחרות.

הכל נפתר כאשר הוא נוצר התיאוריה הכללית של היחסות. היא נתנה פתרון מדויק לבעיה והיה מסוגל לאשר שזה של זוג אלה ישמור שעונים מתואמים הנמצאים בתנועה. אז בהתחלה המשימה הפרדוקסלית קיבלה מעמד רגיל.

סוגיות במחלוקת

יש סברה כי זמן האצה משמעותי מספיק כדי לשנות את מהירות שעון. אבל במהלך בדיקות רבות ניסיוני הודגם כי תחת השפעת מאיץ חלוף הזמן אינו להאיץ ולהאט.

במקטע סוף המסלול שעליו אחד האחים מואצים מציג רק חלק אסימטריה הנובע בין הנוסע לבין תפוח אדמת פוריה.

אבל האמירה הזאת לא יכולה להסביר מדוע הזמן מואט רק בבית חפץ נע ולא במה נשאר לבד.

בפועל בבדיקה

Twin הפרדוקס נוסחאות ומשפטים לתאר בדיוק, אבל זה בשביל פסול אדם די קשה. למי נוטים יותר לסמוך על הפרקטיקה ולא חישובים תיאורטיים, היו ניסויים רבים שנועדו להוכיח או להפריך את תורת היחסות.

במקרה אחד, השתמשנו שעון אטומי. הם מאופיינים דיוק גבוה, ואת המינימום מסונכרן הם יצטרכו יותר ממ' שנים. להציב מטוס נוסעים, הם טסו ברחבי הארץ פעמים מספר, ואחרי המופע הוא די בפיגור ניכר של השעון כי לא יטוסו. ולמרות העובדה כי מהירות התנועה של שעון המדגם הראשון לא הייתה קלה.

דוגמא נוספת: חיים ארוכים של מיואונים (אלקטרונים כבדים). חלקיקים יסודיים אלה של כמה מאות פעמים כבדות מהרגיל, יש מטען שלילי נוצרים בשכבה העליונה של האטמוספרה של כדור הארץ כתוצאה מפעולתם של קרנות קוסמיות. מהירותם לכדור הארץ רק לוותר קצת אור. כאשר תוחלת החיים האמיתית שלהם (2 מיקרו), הם שיתמוטטו מוקדם מאשר לגעת פני השטח של כוכב הלכת. אבל במהלך הטיסה, הם גרים 15 פעמים יותר (30 מיקרו שניות) ועדיין להגיע למטרה.

הסיבה הפיסית לחילופי אותות פרדוקס

Twin פרדוקס מסביר את הפיזיקה ושפה נגישה יותר. כל עוד יש טיסה, אחיו התאום הוא מחוץ לטווח של כל אזור אחר והוא יכול לא בפועל להבטיח כי השעונים שלהם עוברים באופן סינכרוני. כדי לקבוע בדיוק כמה מאיטה את התנועה של שעות הנוסע יכול, אם ננתח את האותות שהם שולחים זה לזה. זה אותות מותנה "זמן מדויק", כפי שבא לידי ביטוי להבזקי אור או פן שעון שידור וידאו.

זה צריך להיות מובן כי האות לא תשודר בזמן אמת, ובעבר, מאז התפשטות האותות מתרחשת במהירות מסוימת ודורשת זמן לנסוע מהמקור אל המקלט.

כראוי להעריך את אות הדיאלוג יכולה לגרום רק לאור אפקט דופלר: על ידי הסרת המקור מן אות תדר המקלט מצטמצם, וכאשר מתקרבים - עלייה.

נוסח ההסבר למצב פרדוקסלי

כדי להסביר את הפרדוקסים של סיפורים כאלה עם תאומים, אתה יכול להשתמש בשתי דרכים בסיסיות:

1. שיקול זהיר של המבנים הלוגיים הזמינים עבור סתירות ולזהות טעויות לוגיות בשרשרת של הנמקה.
2. יישום חישובים מפורטים להעריך זמן למעשה עיכוב מבחינת כל אחד האחים.

הביטויים חישובית הקבוצה הראשונה מבוססת על תחנות ומוזנים למערכת התייחסות אינרציה. המשמעות היא כי ההיבטים הקשורים האצה של התנועה הוא כל כך קטן ביחס לאורך הכולל של הטיסה, כי הם יכולים להיות מוזנחים. במקרים מסוימים, עשויה להיכנס מסגרת אינרציאלית התייחסות שלישית כי הוא נע דרך בכיוון נגדי נגד הנוסע והוא משמש להעברת נתונים בין השעון שלו אל האדמה.

הקבוצה השנייה כוללת חישוב בנוי קיימת עובדת הרגעים מואצים בתנועה עדיין קיימת. קבוצה זו עצם גם מתחלקת לשתי קבוצות: אחת חל תורת הכבידה (יחסות כללית), והשני - לא. אם תורת יחסות כללית היא מעורבת, ההנחה היא כי במשוואה מופיעה שדה הכביד, אשר תואם את מערכת האצה, ולוקח בחשבון את קצב זרימת שינוי הזמן.

מסקנה

כל הדיונים הקשורים הפרדוקס הדמיוני, בשל טעות לוגית לכאורה. לא משנה כמה התנאים של הבעיה שגובשו כדי להבטיח כי האחים מצאו את עצמם לתנאי סימטרי לחלוטין, זה בלתי אפשרי. חשוב לזכור שהזמן האט דווקא על השעון הזז, אשר היה צריך לעבור שינוי של מסגרות התייחסות, משום הסימולטניות האירוע היא יחסית.

לחשב כמה זמן הואטה מנקודת המבט של כל אחד האחים, בשתי דרכים: באמצעות פעולות פשוטות במסגרת תורת היחסות הפרטית, או התמקדות הייחוס הלא אינרציאלית. התוצאות של שני מעגלים המחשוב עשויה שיוסכם עליהם בין הצדדים ולא פחות לשרת כדי לאשר את זמן השעון זז הוא איטי.

על בסיס זה, ניתן להניח כי העברת ניסוי מחשבתי במציאות מי ייקח את תקוע במקום, באמת להזדקן מהר יותר הנוסע.