A természet tele van csodálatos dolgokkal és paradoxonokkal. Az egyiket, amelyet a mozgáshoz és a fénysebességhez társítanak, "ikrek paradoxonjának" hívnak.
Valószínűleg ismeri a felezési idő jelenségét: sok szubatomi részecske instabil és rövid idő után bomlik (átalakul valami másré). A részecske felezési ideje az az idő, amelyre várnia kell, hogy elérje az 50% -os bomlás esélyét.
Például a muonok felezési ideje 2,2 mikrosekundum. Ha 100 musonnal rendelkezne, akkor csak 50 mikron maradna 2,2 mikrosekundban, igaz? Valójában nem feltétlenül.
2,2 mikrosekundum az egy muon eltelt idő. Ha maroknyi 100 helyhez kötött muonád van, akkor 2,2 mikrosekund után kb. 50 lesz., 66 másodperc.
Kiderült, hogy ez vonatkozik a muonokra is. Tehát ha a 100 muonod nem statikus, hanem egy részecskegyorsítón mozog a fénysebesség 50% -án, akkor 2,2 mikrosekundum után az oldalától körülbelül 1,9 mikrosekundum lesz a muonok számára. Ez azt jelenti, hogy addigra mintegy 55 muon lesz.
Az Ön referenciakeretében 2,54 mikrosekund áthalad, míg 2,2 mikrosekund átmegy a muonokhoz. Szóval 50 muon van hátra 2,54 mikrosekund után.
Mi köze van az ikreknek?
Promóciós videó:
Talán olvas és gondolkodik: mi köze van ikrekhez és paradoxonokhoz ehhez? Tudod, ez egy nagyon jó és időszerű kérdés.
Képzelje el, hogy van iker testvére. És még ifjúkorában megtudta, hogy gazember, és azt tervezi, hogy átveszi a világot. A bolygó szörnyű terveinek megszabadításához szivattyúzza neki altatót, rakétabe helyezi, és a fénysebesség 90% -át eljuttatja a Földtől.
Sajnos az ikreitekre gyakorolt időtágulási hatása miatt az idő jelentősen lassabban megy el. Kilenc éve alatt csak négy év telik el neki. Ha kilenc éve után sikerül megfordítania a hajót, és ugyanolyan sebességgel visszatérnie, akkor 18 éves lesz, és ő - csak nyolc!
Általában ezzel a paradoxonról folytatott megbeszélések véget érnek, amelyeket Paul Langevin először 1911-ben javasolt gondolatkísérletként, és ezzel végződik. Az "iker-paradoxon" közelebbi vizsgálatánál azonban érdekes kérdés merül fel.
Paul Langevin.
Gonosz ikreitek szempontjából a Föld és te a fénysebesség 90% -án mozogtak. Így kilenc év után csak négy év telik el számodra. Más szavakkal, ha ikreitek úgy gondolja, hogy nyolc év telt el az indulástól a visszatéréséért, akkor csak három és fél év kellett volna neked!
Tehát, ha visszatér a gazember ikre, melyik lesz az idősebb? Pontosan ez a paradoxon.
Úgy tűnik, hogy ez a kérdés ítélet a speciális relativitáselmélet számára. Néhányan ma egész webhelyet szentelnek az SRT "feltárásához". Tudományosan azonban bebizonyíthatjuk, hogy az ikrek valójában többet fognak öregedni.
A ikerparadoxon az egyik olyan probléma, amely egyetlen elegáns megoldással rendelkezik (vagy mondhatjuk, hogy válasz). Mint Ön máris megértette, ez a feladat a speciális relativitáselmélet elmélete szerint relativista időtágulást foglal magában.
Döntés
A paradoxon megoldásának megközelítésével először képzelje el, hogy Önnek és ikreidenek egy karja van a karjában, és a barátnője nyomon tudja követni az Ön és az Ő karórájának idejét. Ön függetlenül nyomon tudja követni az időt az óráján, és az ikerét az őén: mindenki ott van, ahol van. De ez egy szokatlan óra: évente csak egyszer ketyeg - a Föld gonosz példányától való megmentésének évfordulóján. Ezen a napon üzeneteket is cserélhet elektromágneses impulzus formájában (elvégre egy család vagy). És itt érdemes megjegyezni, hogy a távcső fénye és az általa küldött elektromágneses jel ugyanolyan sebességgel mozog.
Most, ha rajzolunk egy idő-tér diagramot az ön és ikrei számára, akkor ezt kapjuk:
Twin Paradox Diagram / Science ABC / Meztelen Tudomány.
A bal oldali képen a saját referenciakeretével állsz. A jobb oldalon két referenciakeretet látunk, amelyek megfelelnek testvére távozásának és visszatérésének.
Az Ön referenciakeretének megfelelő számításokat végezünk. Tegyük fel, hogy ikrei 2,67 fényév van egy irányba. Most, hogy tudjuk a távolságot és a sebességet, amellyel halad, kiszámolhatjuk az utazáshoz szükséges időt: valamivel több mint két és fél év. Az ön véleménye szerint az iker utazása körülbelül hat évig tartott.
Tehát kiderül, hogy a gonosz iker testvér visszatér a Földre, hogy pusztulást keltsen körülbelül hat éven belül, bár ez valamivel több mint két és fél év lesz neki. Következésképpen, minél inkább a tárgyak sebessége megközelíti a fény sebességét, annál inkább lassul "tapasztalata" a többi objektumhoz képest, amelyek nem mozognak a fény sebességéhez viszonylag közel eső sebességen, legyen az ember vagy muon.
Vladimir Guillen