Alam penuh dengan perkara-perkara luar biasa dan paradoks. Dan salah satunya, yang berkaitan dengan pergerakan dengan kepantasan cahaya, disebut "paradoks kembar."
Anda mungkin biasa dengan fenomena separuh hayat: banyak zarah subatomik tidak stabil dan setelah kerosakan yang singkat (berubah menjadi sesuatu yang lain). Separuh hayat zarah adalah masa yang diperlukan untuk "menunggu" untuk mencapai 50% kemungkinan kerosakan.
Contohnya, jangka hayat muon adalah 2.2 mikrodetik. Sekiranya anda mempunyai 100 muon, hanya tinggal 50 muon dalam 2,2 mikrodetik, bukan? Sebenarnya, tidak semestinya.
2.2 mikrodetik adalah masa yang berlalu untuk muon. Sekiranya anda mempunyai segelintir 100 muon pegun, maka selepas 2.2 mikrodetik akan ada sekitar 50., 66 saat.
Ternyata ini juga berlaku untuk muon. Oleh itu, jika 100 muon anda tidak statik, tetapi bergerak dalam pemecut zarah pada kelajuan cahaya 50%, maka selepas 2.2 mikrodetik dari sisi anda, kira-kira 1.9 mikrodetik untuk muon. Ini bermakna bahawa pada masa ini anda akan mempunyai sekitar 55 muon.
Dalam kerangka rujukan anda, 2.54 mikrodetik akan berlalu, sementara 2.2 mikrodetik akan berlalu untuk muon. Oleh itu, anda mempunyai baki 50 muon selepas 2.54 mikrodetik.
Apa kaitan si kembar itu?
Video promosi:
Mungkin anda sedang membaca dan berfikir: apa kaitannya dengan kembar dan paradoks? Anda tahu, ini adalah soalan yang sangat baik dan tepat pada masanya.
Bayangkan anda mempunyai saudara kembar. Walaupun pada masa muda anda, anda mengetahui bahawa dia adalah penjahat dan merancang untuk mengambil alih dunia. Untuk melepaskan planet ini dari rancangannya yang mengerikan, anda mengepamnya pil tidur, memasukkannya ke dalam roket dan menghantarnya 90% kelajuan cahaya dari Bumi.
Malangnya, kerana kesan pelebaran masa pada kembar anda, masa berlalu dengan lebih perlahan. Dalam sembilan tahun anda, hanya tinggal empat tahun untuknya. Sekiranya, setelah sembilan tahun anda, dia berjaya membalikkan kapal dan kembali dengan kelajuan yang sama, anda akan berumur 18 tahun, dan dia - hanya lapan tahun!
Biasanya ini adalah akhir perbincangan mengenai paradoks, yang pertama kali diusulkan pada tahun 1911 oleh Paul Langevin sebagai eksperimen pemikiran, dan di sinilah semuanya berakhir. Namun, setelah diteliti lebih lanjut mengenai "paradoks kembar" timbul persoalan yang menarik.
Paul Langevin.
Dari sudut pandang kembar jahat anda, Bumi dan anda bergerak pada 90% kelajuan cahaya. Oleh itu, setelah sembilan tahun baginya, hanya tinggal empat tahun untuk anda. Dengan kata lain, jika anak kembar anda berfikir bahawa sudah lapan tahun berlalu dari pemergian untuk mengembalikannya, maka seharusnya anda hanya tiga setengah tahun!
Oleh itu, apabila kembar jahat anda kembali, yang mana antara anda akan menjadi yang lebih tua? Ini betul-betul paradoks.
Nampaknya soalan ini adalah keputusan untuk teori relativiti Khas. Beberapa hari ini menumpukan seluruh laman web untuk "mendedahkan" SRT. Namun, kita dapat membuktikan secara saintifik bahawa salah satu kembar sebenarnya akan berumur lebih tua.
Twin Paradox adalah salah satu masalah yang mempunyai satu penyelesaian elegan (atau, mungkin ada, jawapan). Seperti yang telah anda fahami, tugas ini melibatkan pelebaran masa relativistik menurut teori relativiti khas.
Keputusan
Mendekati penyelesaian untuk paradoks, bayangkan dahulu bahawa anda dan kembar anda mempunyai jam tangan di tangan anda, dan teman wanita anda dapat melacak masa di jam tangan anda dan. Anda secara bebas dapat melacak masa di jam tangan anda, dan kembar anda di jam tangannya: semua orang berada di mana dia berada. Tetapi ini adalah jam yang tidak biasa: ia hanya berdetak setahun sekali - pada hari ulang tahun keselamatan Bumi dari salinan jahat anda. Pada hari ini, anda juga dapat bertukar-tukar mesej dalam bentuk denyutan elektromagnetik (anda adalah keluarga selepas semua). Dan di sini perlu diperhatikan bahawa cahaya dari teleskop dan isyarat elektromagnetik yang anda hantar bergerak pada kelajuan yang sama.
Sekarang, jika kami melukis rajah ruang masa untuk anda dan kembar anda, kami mendapat ini:
Rajah Paradoks Berkembar / Sains ABC / Sains Telanjang.
Dalam gambar di sebelah kiri, anda mempunyai bingkai rujukan anda sendiri. Di sebelah kanan kami melihat dua kerangka rujukan yang sepadan dengan pemergian dan kepulangan saudara anda.
Kami akan melakukan pengiraan yang sesuai dengan kerangka rujukan anda. Katakan kembar anda adalah 2.67 tahun cahaya dalam satu arah. Sekarang setelah kita mengetahui jarak dan kecepatan bergerak, kita dapat mengira masa yang diperlukan untuk melakukan perjalanan: sedikit lebih dari dua setengah tahun. Dari sudut pandangan anda, perjalanan si kembar mengambil masa lebih kurang enam tahun.
Jadi, ternyata saudara kembar jahat itu akan kembali ke Bumi untuk membuat malapetaka dalam sekitar enam tahun anda, walaupun ia akan memakan masa lebih dari dua setengah tahun baginya. Akibatnya, semakin banyak kelajuan objek menghampiri kelajuan cahaya, semakin "pengalaman" mereka semakin perlahan jika dibandingkan dengan objek lain yang tidak bergerak dengan kelajuan yang relatif hampir dengan kelajuan cahaya, baik itu lelaki atau muon.
Vladimir Guillen
