İkizlerin paradoksunu biliyor musunuz? Bakalım uzmanlar nasıl açıkladı
Bir çift özdeş ikiz astronot, 20. doğum günlerinde bir deneye katılmak için gönüllü oldu. Terra Dünya'da kalırken Stella bir uzay gemisine binecek. Bizden 10 ışık yılı uzaktaki bir yıldızı ziyaret etmek için uzay aracının hızı, ışık hızının% 86,6'sıdır ve sonra aynı hızda dünyaya geri döner.
İkizler ayrılmak üzereyken, tekrar bir araya geldiklerinde ne olacağını da bilmek istediler. 1 Işık yılı, ışığın bir yılda kat ettiği mesafeyi ifade eder, bu nedenle Stella'nın yolculuğu 23 yıl olmalıdır. Ancak özel görelilik teorisini inceleyerek, işlerin o kadar basit olmadığını anladılar. Birincisi, hareketsiz bir gözlemciye kıyasla, bir nesne uzayda ne kadar hızlı hareket ederse, zaman o kadar yavaş geçecektir. Bu ilişki, Lorentz faktörünün tanımlayıcı formülü olan Lorentz faktörü ile ölçülebilir. İkincisi, gözlemci tarafından sabit durumda ölçülen hareketli nesnenin uzunluğu aynı faktör kadar küçülecektir. Hız, ışık hızının% 86,6'sı olduğunda, Lorentz faktörü 2'dir, bu da uzay aracındaki sürenin orijinal zamanın yarısı olduğu anlamına gelir.
Elbette Stella zamanın yavaşladığının farkında değil çünkü uzay aracındaki tüm zamana dayalı süreçler aynı zamanda saatleri ve elektronik cihazları, Stella'nın yaşlanma hızı dahil fizyolojik aktiviteleri ve zaman algısını da yavaşlatacak. . Stella'nın hareket eden uzay aracında geçirdiği süre yavaşladı. Bunu algılayabilen tek kişi, Dünya'daki Terra gibi eylemsiz veya hızlanmayan bir referans çerçevesindeki gözlemcidir. Bu nedenle Terra, Dünya'da tekrar karşılaştıklarında Stella'dan daha yaşlı olacağı sonucuna varır, ancak bu konunun yalnızca bir yüzüdür. Tüm hareketler göreceli olduğu için Stella uzay aracının sabit olduğuna, ancak Terra da dahil olmak üzere tüm evrenin onun etrafında hareket ettiğine inanıyor. Bu durumda, Terra'nın zamanı orijinal zamanın yarısına düşecek ve daha yaşlı olan Stella'dır. İkisinin de diğerinden daha yaşlı olması imkansız, o halde hangi ifade doğrudur? Bu bariz çelişkiye "ikiz paradoksu" denir.
Ancak bu gerçek bir paradoks değil, özel görelilik teorisinin yanlış anlaşılmasının bir örneğidir. Teorilerini gerçek zamanlı olarak test etmek için iki ikiz, her yıl sonra birbirlerine ışık atımları gönderecekleri konusunda anlaştılar. Diğer nesnelerin aksine, gözlemcinin referans çerçevesinden bağımsız olarak ışığın hızı her zaman sabittir. İster ışık yaysın ister alsın, dünyadan yayılan ışık darbelerinin hızı, bir uzay aracından yayılan ışık darbelerinin hızıyla aynıdır. Bu nedenle, ikizlerden biri bir ışık atışı gözlemlediğinde, diğerinin bir yıllık zamanı artı iki nokta arasında yayılma için gereken süre ölçülebilir.
Grafikte neler olduğunu gözlemleyebiliriz: X ekseni dünyadan uzaklığı ve Y ekseni geçen zamanı temsil eder. Terra'nın bakış açısından, yörüngesi sıfır mesafeli dikey bir çizgidir ve çizgideki her ölçek onun algıladığı bir yıla eşittir. Stella'nın yörüngesi önce aynı başlangıç noktasından başlar ve Tela'dan 11,5 yıllık zaman koordinatına ve 10 ışıkyılı uzaklık koordinatına sahip bir noktaya kadar uzanır; daha sonra sıfır mesafe ve 23 yıllık zaman noktasına birleşir.
Tela'nın ilk yılında, dünyadan Stella'nın uzay aracına ışık darbeleri gönderecek. Işığın bir ışık yılını geçmesi bir yıl sürdüğü için, yörüngesi 45 derecelik çapraz olacaktır. Ve Stella ışıktan uzaklaştığı için, ışık onu yakaladığında, Terra için 7 yıldan, Stella için 4 yıldan fazla zaman geçmişti. Stella, Terra'nın ikinci ışık atışını gözlemlediğinde çoktan geri dönmüştü. Fakat şu anda ışık kaynağına doğru ilerliyor, ışığın kendisine ulaşma süresi kısalacak ve ışık atımlarını daha sık gözlemleyecektir. Bu, yolculuğun ilk yarısında Stella'nın Tela'nın yaşlanmasının yavaşladığını gözlemleyeceği ve dönüş yolculuğunda Tela'nın yaşlanmasının hızlandığını gözlemleyeceği anlamına gelir. Aynı zamanda Stella, Terra, hedef ve tüm evren onun etrafında hareket ediyor gibiydi.
Küçülen uzunluk nedeniyle Stella, aralarındaki mesafenin yarı yarıya azaldığını gözlemledi. Bu, Stella'nın bakış açısından, her yolculuğun sadece 6 yıl sürdüğü anlamına gelir. Dünyaya ilk sinyali gönderdiğinde, Terra için iki yıl geçmişti. Stella yıldıza yaptığı yolculukta, dünyadan bir kez daha uzağa dört ışık atışı daha gönderecek. Terra, dönüş yolculuğunda Stella tarafından yayılan ilk ışık nabzını gözlemlediğinde, 21 yıldan fazla bir süre geçmişti. Stella'nın Dünya'ya dönüş yolculuğunun geri kalanı boyunca, Terra her yıl birden fazla ışık atışı alır. Bu nedenle, 23 yıl arayla Terra şunları gözlemledi: Zamanın% 90'ında Stella yaşlanmayı yavaşlattı ve zamanın son% 10'unda yaşlanmayı hızlandırdı.
Bu asimetri, paradoksun neden gerçek bir paradoks olmadığını açıklar. İkizler birbirlerinin zaman hızlanmasına ve yavaşlamasına şahit olsalar da Stella'nın gördüğü şey zaman içinde eşit hızlanma ve yavaşlamaydı ve Terra'nın çoğu zaman gördüğü şey Stella'nın yaşlanmayı yavaşlatmasıydı. Bu, her bir ikizin ölçtüğü uzay seyrüsefer sonuçlarıyla tutarlıdır Süreç 23 Dünya yılını gerektirir, ancak uzay aracında sadece 11,5 yıl gerekir. İkizler yeniden bir araya geldiğinde Terra 43, Stella ise 31 yaşında olacak. Stella yanılıyor çünkü varsayımı yanlış, yani hem kendisi hem de Terra eylemsiz gözlemciler. Eylemsiz bir gözlemci olarak, evrenin geri kalanına göre sabit bir hız ve yön sağlamalısınız. Ve Terra hareketsiz olduğu için hızı sıfırda sabit. Ancak Stella yön değiştirip geri döndüğünde, girdiği referans çerçevesi, başlattığı referans çerçevesinden farklıydı. Terra ve Stella artık zaman ve mekanın çalışma prensiplerini daha iyi anlıyorlar ve 11 yıl arayla ikiz olarak, özel göreliliğin mükemmel bir örneğidirler.
Referans
1. Wikipedia Ansiklopedisi
2. Astronomik terimler
3. Carol Wang-astron-Lipeng Chen
İlgili herhangi bir içerik ihlali varsa, silmek için lütfen 30 gün içinde yazarla iletişime geçin
Lütfen yeniden baskı için yetki alın ve bütünlüğü korumaya ve kaynağı belirtmeye dikkat edin
