Əkizlər Paradoksu (düşüncə təcrübəsi): izahat

"Əkizlərin Paradoksu" adlı düşüncə təcrübəsinin əsas məqsədi xüsusi nəzəriyyə nəzəriyyəsinin məntiqini və etibarlılığını təkzib etmək idi (STR). Dərhal qeyd etmək lazımdır ki, əslində heç bir paradoksa dair sual yoxdur və sözün özü də bu mövzuda görünür, çünki psixi eksperimentin mahiyyəti əvvəlində yanlış anlaşıldı.

SRT'nin əsas fikri

Nisbiyyət nəzəriyyəsinin paradoksu (əkizlərin paradoksu) bir "stasionar" müşahidəçi hərəkət edən obyektlərin proseslərini yavaşlatmaq kimi qəbul edir. Eyni nəzəriyyəyə əsasən, inertial istinad çərçivələri (azad orqanların hərəkətləri düz və uniform olan və ya istirahətdə olduqları sistemlər) bir-birinə münasibətdə bərabərdir.

Əkizlər Paradoksu: qısaca

İkinci postulyarlığı nəzərə alaraq, xüsusi nisbi nəzəriyyə qeyri-sabit olduğunu fərz edir . Bu problemi görsel olaraq həll etmək üçün iki əkiz qardaşla vəziyyəti nəzərdən keçirmək təklif edilmişdir. Bir (şərti olaraq səyyah) kosmik uçuşa göndərilir, digər (planet) Yer kürəsində qalır.

Bu cür şəraitdə əkizlərin paradoksunun formalaşması adətən bu kimi səslənir: ev sahibinə görə, səyyahın yavaş hərəkət etdiyini, yəni qayıtdıqda saatın arxasına düşəcəyini bildirir. Səyyah, əksinə, Yerin onunla əlaqə saxladığını görür (onun evdəki hissəsi ilə birlikdə) və onun baxımından qardaşının daha yavaş gedəcəyi vaxtıdır.

Əslində, hər iki qardaş bərabər şəraitdədir, yəni birlikdə olduqda onların saatları saatlarında eyni olacaqdır. Eyni zamanda, nisbilik nəzəriyyəsinə görə, arxadan geridə qalan yolçu qardaşının saatları dəqiqdir. Görünən simmetrinin bu cür pozulması nəzəriyyənin müddəalarının uyğunsuzluğu hesab olundu.

Eynşteynin nisbilik nəzəriyyəsindən əkizlərin paradoksu

1905-ci ildə Albert Eynşteyn sinxronlaşdırılan saatlar cütü A nöqtəsində olduqda, onlardan biri yenə A nöqtəsinə çatana qədər sabit sürətlə bir curvilinear qapalı traektoriya boyunca hərəkət edə biləcəyini söyləyən bir teoremi çıxardı (və bunun üçün Məsələn, t saniyə sərf olunacaq), lakin gəliş zamanı hərəkətsiz qaldıqdan daha qısa vaxt göstərəcəklər.

Altı ildən sonra bu nəzəriyyənin paradoksu Pol Langevin tərəfindən verilmişdir. Vizual bir tarixdə "tamamladı", tezliklə elmdən uzaq insanlar arasında məşhurlaşdı. Langevinin sözlərinə görə, nəzəriyyənin ziddiyyətləri izah olundu ki, Yerə qayıdan səyahət, sürətlə sürətlə hərəkət etdi.

İki ildən sonra Max von Laue obyektin sürətləndirilməsinin hər anında əhəmiyyətli olmayan bir versiyanı irəli sürdü, lakin Yer kürəsində olduğu zaman başqa bir inertial istinad çərçivəsinə düşdüyü faktı.

Nəhayət, 1918-ci ildə Eynşteyn özü yerin cazibə sahəsinin vaxt axınında təsiri ilə iki ikiqatın paradoksunu izah edə bildi.

Paradoksun izahı

Əkizlərin izahının paradoksu olduqca sadədir: iki istinad çərçivəsi arasında bərabərlik ilk fərziyyə səhvdir. Səyyah hər zaman deyil, inertial istinad çərçivəsində qaldı (bu da saatın tarixinə aiddir).

Nəticədə, bir çoxları nisbilik xüsusi bir nəzəriyyəni əkizlərin paradoksunu düzgün şəkildə formalaşdırmaq üçün istifadə oluna bilməzlər, əksinə bir-birinə zidd olmayan uyğunsuzluqlar əldə edilir.

Ümumi nisbilik nəzəriyyəsi yarandığı zaman hər şey həll edildi . Əlindəki tapşırıq üçün tam bir həll verdi və sinxronlaşdırılan saatlar cütündən hərəkətə keçənlər geridə qalacaqlarını təsdiqləyə bildi. Belə ki, ilk növbədə paradoksal tapşırıq adi bir sıraya yerləşdirilib.

Mübahisəli anlar

Sürət sürətinin saat sürətini dəyişdirmək üçün kifayət qədər əhəmiyyətli olduğuna dair təkliflər var. Amma çoxsaylı eksperimental yoxlamalar zamanı sürətlənmə hərəkatı zamanı vaxtın hərəkəti sürətlənməyib və ya yavaşlamadığını sübut etdi.

Nəticədə, qardaşlardan birinin sürətləndiyi traektoriyanın seqmenti səyyah və ev sahibi arasında yaranan bir neçə asimmetrliyi göstərir.

Lakin bu bəyanat vaxtın hərəkətli bir obyekt tərəfindən dəqiqləşdirilməsinin səbəbini deyil, istirahətdə qalan şeylərin səbəbini izah edə bilməz.

Təcrübə testi

Formulun əkizlərinin paradoksu və teoremi dəqiq təsvir edir, lakin qeyri-səlahiyyətli şəxs üçün olduqca çətindir. Praktikaya daha çox meylli olanlar nəzəri hesablamalardan çox, nisbilik nəzəriyyəsini sübut etmək və ya inkar etmək məqsədi ilə çoxsaylı təcrübələr həyata keçirilmişdir.

Bir halda, bir atom saatı istifadə edilmişdir. Onlar son dərəcə dəqiqdir və minimal desenkronizasiya üçün bir milyondan çox il lazım olacaqdır. Bir sərnişin təyyarəsində yer üzündən bir neçə dəfə uçdular və bundan sonra heç bir yerə uçmayan saatlardan kifayət qədər nəzərəçarpan bir gecikmə göstərdilər. Və bu saatın ilk nümunəsinin hərəkət sürətinin işıqdan uzaq olmasına baxmayaraq.

Digər bir nümunə: muonların daha uzun ömrü (ağır elektronlar). Bu elementar hissəciklər adi hallardan bir neçə yüz dəfə daha ağırdır, mənfi bir yükə malikdir və kosmik şüaların hərəkətinə görə Yer atmosferinin yuxarı qatında meydana gəlir. Yerə gedən hərəkətlərin sürəti işıq sürətindən bir qədər azdır. Həqiqi ömrü ilə (2 mikrosaniyədə) planetin səthinə toxunmadan əvvəl çürüməyəcəklər. Amma uçma prosesində onlar 15 dəfə (30 mikrosaniyədə) yaşayırlar və hələ də məqsədə nail olurlar.

Paradoksun fiziki səbəbi və siqnalların mübadiləsi

Əkizlər fizikasının paradoksu açıq şəkildə və daha əlverişli bir dildir. Uçuş davam edərkən, həm əkiz qardaşlar bir-birinə çatmağı bacarırlar, həm də praktikada onların saatlarının sinxron şəkildə hərəkət etdiyini yoxlaya bilmirlər. Birbaşa göndərəcəyi siqnalları təhlil edərək, səyyahın hərəkətinin nə qədər yavaş olduğunu dəqiq müəyyən etmək mümkündür. Bunlar, saatın dialunun yüngül zərbəsi və ya video yayımı kimi ifadə edilən "dəqiq vaxt" şərtli siqnallardır.

Müəyyən edilməlidir ki, siqnal bu vaxtda deyil, keçmişdə, siqnal yayılması müəyyən bir dərəcədə baş verdiyi üçün və mənbədən alıcıya keçmək üçün müəyyən bir vaxt tələb olunur.

Siqnal dialoqunun düzgünlüyünü qiymətləndirmək yalnız Doppler təsiri ilə edilə bilər: mənbənin qəbuledicidən çıxarıldığı zaman, siqnalın tezliyi azalacaq və yaxınlaşanda artacaq.

Paradoksal vəziyyətlərdə izahın formalaşdırılması

İkizlərlə oxşar tarixlərin paradokslarını izah etmək üçün iki əsas metoddan istifadə etmək olar:

1. Çatışmalar mövzusu üçün mövcud məntiqi konstruksiyaların yaxından nəzərdən keçirilməsi və ağıl zəncirində məntiqi səhvlərin müəyyən edilməsi.
2. Hər bir qardaşın baxımından vaxtın qadağan edilməsi faktını qiymətləndirmək üçün ətraflı hesablamalar aparmaq.

Birinci qrup, SRT-ə əsaslanan hesablama ifadələrini və inertial istinad çərçivələrinə daxildir. Burada hərəkətin sürətləndirilməsi ilə əlaqəli anlar ümumi uçuş uzunluğu ilə bağlı olaraq çox azdırlar ki, bu da onların göz ardı edilə bilər. Bəzi hallarda, üçüncü bir inertial istinad sistemi, səyyahla əlaqəli əks istiqamətdə irəliləyir və məlumatlarını saatdan Yerə ötürmək üçün istifadə edilə bilər.

İkinci qrupda sürətlənmiş hərəkət anları hələ də mövcud olduğuna görə hesablamalar daxildir. Bu qrupun özü də iki alt qrupa bölünür: biri çəkisi nəzəriyyəsini (GTR), digəri isə olmur. GRT cəlb olunduğu təqdirdə, ərazidə sistemin sürətləndirilməsinə cavab verən çəkisi sahəsi var və zamanın hərəkəti sürətinin dəyişməsini nəzərə alır.

Nəticə

Xəyali paradoksla əlaqəli bütün müzakirələr yalnız aydın bir mantiqli səhvdir. Problemin şərtləri necə hazırlanmasından asılı olmayaraq, qardaşların tamamilə simmetrik şəraitdə olmasını təmin etmək mümkün deyil. Həyatın eyni vaxtda olması nisbətən nisbətən olduğu üçün istinad dövrünün dəyişməsindən keçmək məcburiyyətində qalan hərəkətli saatlara dəqiqlik düşməsini nəzərə almaq vacibdir.

Hər iki qardaşın baxımından nə qədər vaxt yavaşladığını iki yolla hesablayın: xüsusi nəzəriyyənin nəzəriyyəsi çərçivəsində ən sadə hərəkətlərdən və ya qeyri-inisial istinad çərçivələrindən istifadə edərək. Hər iki hesablama sxeminin nəticələri qarşılıqlı olaraq ardıcıl ola bilər və bərabər şəkildə hərəkət edən saatin yavaş olduğunu təsdiq etmək üçün istifadə edilə bilər.

Bu əsasda psixi eksperimenti gerçəkliyə köçürdüyünüz zaman, ev sahibinin yerini alan bir adam həqiqətən səyyahdan daha sürətli yaşlanır.