«Երկվորյակների պարադոքս» կոչվող մտքի փորձի հիմնական նպատակն էր հերքել հարաբերականության հատուկ տեսության (SRT) տրամաբանությունն ու վավերականությունը։ Հարկ է անմիջապես նշել, որ իրականում որևէ պարադոքսի մասին խոսք չկա, և բառն ինքնին հայտնվում է այս թեմայում, քանի որ մտքի փորձի էությունը սկզբում սխալ էր հասկացվել։
SRT-ի հիմնական գաղափարը
Հարաբերականության տեսության պարադոքսը (երկվորյակ պարադոքսը) ասում է, որ «ստացիոնար» դիտորդը շարժվող առարկաների գործընթացները ընկալում է որպես դանդաղում: Նույն տեսության համաձայն՝ իներցիալ հղման համակարգերը (շրջանակներ, որոնցում ազատ մարմինների շարժումը տեղի է ունենում ուղիղ գծով և հավասարաչափ, կամ գտնվում են հանգստի վիճակում) միմյանց նկատմամբ հավասար են։
Երկվորյակ պարադոքսը համառոտ
Հաշվի առնելով երկրորդ պոստուլատը՝ ենթադրություն կա հարաբերականության հատուկ տեսության անհամապատասխանության մասին։ Թույլ տալայս խնդիրը հստակորեն, առաջարկվեց դիտարկել երկու երկվորյակ եղբայրների հետ կապված իրավիճակը։ Մեկին (պայմանականորեն՝ ճանապարհորդին) ուղարկում են տիեզերական թռիչք, իսկ մյուսին (տնային մարմնին) թողնում են Երկիր մոլորակի վրա։
Երկվորյակի պարադոքսի ձևակերպումը նման պայմաններում սովորաբար հնչում է այսպես. ըստ տանը մնալու, ժամացույցի այն ժամանակը, որն ունի ճանապարհորդը, ավելի դանդաղ է շարժվում, ինչը նշանակում է, որ երբ նա վերադառնում է, իր (ճամփորդի) ժամացույցը հետ կմնա։ Ճանապարհորդը, ընդհակառակը, տեսնում է, որ Երկիրը շարժվում է իր համեմատությամբ (որի վրա տնամերձ է իր ժամացույցով), և, իր տեսանկյունից, իր եղբայրն է, ով ժամանակն ավելի դանդաղ կանցկացնի։
Իրականում երկու եղբայրներն էլ հավասար պայմաններում են, ինչը նշանակում է, որ երբ նրանք միասին լինեն, ժամացույցի վրա նույնը կլինի: Միևնույն ժամանակ, հարաբերականության տեսության համաձայն, եղբոր-ճանապարհորդի ժամացույցն է, որ պետք է հետ մնա։ Ակնհայտ համաչափության նման խախտումը դիտվել է որպես տեսության դրույթների անհամապատասխանություն։
Երկվորյակ պարադոքս Էյնշտեյնի հարաբերականության տեսությունից
1905 թվականին Ալբերտ Էյնշտեյնը եզրակացրեց մի թեորեմ, որն ասում է, որ երբ միմյանց հետ սինխրոնիզացված ժամացույցները գտնվում են A կետում, նրանցից մեկը կարող է շարժվել կոր փակ հետագծով հաստատուն արագությամբ, մինչև նրանք նորից հասնեն կետին: A (և դա կպահանջի, օրինակ, t վայրկյան), բայց ժամանման պահին նրանք ցույց կտան ավելի քիչ ժամանակ, քան ժամացույցը, որը մնացել է անշարժ:
Վեց տարի անց այս տեսության պարադոքսային կարգավիճակըտրամադրել է Փոլ Լանգևինը: «Փաթաթված» վիզուալ պատմության մեջ՝ այն շուտով հանրաճանաչություն ձեռք բերեց նույնիսկ գիտությունից հեռու մարդկանց շրջանում։ Ինքը՝ Լանգևինը, տեսության անհամապատասխանությունները բացատրվում էին նրանով, որ վերադառնալով Երկիր՝ ճանապարհորդը շարժվում էր արագացված արագությամբ։
Երկու տարի անց Մաքս ֆոն Լաուն առաջ քաշեց մի վարկած, ըստ որի՝ կարևոր են ոչ թե օբյեկտի արագացման պահերը, այլ այն, որ այն ընկնում է տարբեր իներցիոն հղման համակարգում, երբ այն գտնվում է Երկրի վրա:
Վերջապես, 1918 թվականին, Էյնշտեյնը կարողացավ ինքն իրեն բացատրել երկու երկվորյակների պարադոքսը ժամանակի ընթացքում գրավիտացիոն դաշտի ազդեցության միջոցով:
պարադոքսի բացատրություն
Երկվորյակ պարադոքսն ունի բավականին պարզ բացատրություն. երկու հղումների շրջանակների միջև հավասարության սկզբնական ենթադրությունը սխալ է: Ճանապարհորդը մշտապես չի մնացել իներցիոն հղման համակարգում (նույնը վերաբերում է ժամացույցի պատմությանը):
Արդյունքում շատերը կարծում էին, որ հարաբերականության հատուկ տեսությունը չի կարող օգտագործվել երկվորյակ պարադոքսը ճիշտ ձևակերպելու համար, այլապես անհամատեղելի կանխատեսումներ կառաջանան:
Ամեն ինչ լուծվեց, երբ ստեղծվեց հարաբերականության ընդհանուր տեսությունը: Նա տվեց խնդրի ճշգրիտ լուծումը և կարողացավ հաստատել, որ մի զույգ սինխրոն ժամացույցներից հենց շարժման մեջ են հետ մնալու: Այսպիսով, սկզբնական պարադոքսալ առաջադրանքը ստացավ սովորականի կարգավիճակ։
Հակասական հարցեր
Առաջարկություններ կան, որարագացման պահը բավականաչափ նշանակալի է ժամացույցի արագությունը փոխելու համար: Բայց բազմաթիվ փորձարարական փորձարկումների ընթացքում ապացուցվել է, որ արագացման ազդեցության տակ ժամանակի շարժումը չի արագանում և չի դանդաղում։
Արդյունքում, հետագծի այն հատվածը, որի վրա եղբայրներից մեկն արագացել է, ցույց է տալիս միայն որոշակի անհամաչափություն, որը տեղի է ունենում ճանապարհորդի և տան մարմնի միջև:
Սակայն այս պնդումը չի կարող բացատրել, թե ինչու է ժամանակը դանդաղում շարժվող առարկայի համար, և ոչ այն բանի համար, որը մնում է հանգիստ:
Թեստ պրակտիկայի միջոցով
Երկվորյակ պարադոքսի բանաձևերը և թեորեմները ճշգրիտ նկարագրում են, բայց դա բավականին դժվար է ոչ կոմպետենտ մարդու համար: Նրանց համար, ովքեր ավելի շատ հակված են վստահել պրակտիկային, քան տեսական հաշվարկներին, բազմաթիվ փորձեր են իրականացվել, որոնց նպատակն էր ապացուցել կամ հերքել հարաբերականության տեսությունը։
Մի դեպքում օգտագործվել է ատոմային ժամացույց։ Դրանք շատ ճշգրիտ են, և նվազագույն ապասինխրոնիզացիայի համար նրանց կպահանջվի ավելի քան մեկ միլիոն տարի: Տեղադրվելով մարդատար ինքնաթիռում՝ նրանք մի քանի անգամ պտտվեցին Երկրի շուրջը, իսկ հետո բավական նկատելի ետ մնացին ոչ մի տեղ չթռչող ժամացույցներից։ Եվ դա չնայած այն հանգամանքին, որ ժամացույցի առաջին նմուշի շարժման արագությունը հեռու էր լույսից։
Եվս մեկ օրինակ. մյուոնների (ծանր էլեկտրոնների) կյանքն ավելի երկար է: Այս տարրական մասնիկները մի քանի հարյուր անգամ ավելի ծանր են, քան սովորական մասնիկները, ունեն բացասական լիցք և առաջանում են երկրագնդի մթնոլորտի վերին շերտում։տիեզերական ճառագայթների գործողություն. Նրանց շարժման արագությունը դեպի Երկիր միայն մի փոքր զիջում է լույսի արագությանը։ Իրենց իրական կյանքի տեւողությամբ (2 միկրովայրկյան) նրանք կքայքայվեին նախքան մոլորակի մակերեսին դիպչելը: Բայց թռչելու ընթացքում նրանք ապրում են 15 անգամ ավելի երկար (30 միկրովայրկյան) և դեռ հասնում են նպատակին։
Պարադոքսի և ազդանշանների փոխանակման ֆիզիկական պատճառ
Ֆիզիկան բացատրում է երկվորյակ պարադոքսը ավելի մատչելի լեզվով: Թռիչքի ընթացքում երկու երկվորյակ եղբայրները գտնվում են միմյանցից դուրս և գործնականում չեն կարողանում համոզվել, որ իրենց ժամացույցները համաժամանակյա շարժվում են: Հնարավոր է հստակ որոշել, թե որքանով է դանդաղում ճանապարհորդի ժամացույցների շարժումը, եթե վերլուծենք այն ազդանշանները, որոնք նրանք կուղարկեն միմյանց: Սրանք «ճշգրիտ ժամանակի» պայմանական ազդանշաններ են, որոնք արտահայտվում են որպես լուսային իմպուլսներ կամ ժամացույցի դեմքի տեսահաղորդում։
Դուք պետք է հասկանաք, որ ազդանշանը չի փոխանցվի ներկա ժամանակով, այլ արդեն անցյալում, քանի որ ազդանշանը տարածվում է որոշակի արագությամբ, և որոշակի ժամանակ է պահանջվում աղբյուրից դեպի ստացող անցնելու համար:
Ազդանշանային երկխոսության արդյունքը հնարավոր է ճիշտ գնահատել՝ հաշվի առնելով միայն Դոպլերի էֆեկտը. երբ աղբյուրը հեռանում է ընդունիչից, ազդանշանի հաճախականությունը կնվազի, իսկ մոտենալու դեպքում՝ կաճի։
Բացատրության ձևակերպում պարադոքսալ իրավիճակներում
Այս զույգ պատմությունների պարադոքսները բացատրելու երկու հիմնական եղանակ կա.
- Ուշադիրհակասությունների համար գոյություն ունեցող տրամաբանական կոնստրուկցիաների դիտարկում և տրամաբանական սխալների բացահայտում տրամաբանության շղթայում:
- Մանրամասն հաշվարկների կատարում՝ եղբայրներից յուրաքանչյուրի տեսանկյունից ժամանակի դանդաղման փաստը գնահատելու համար։
Առաջին խումբը ներառում է հաշվողական արտահայտություններ, որոնք հիմնված են SRT-ի վրա և ներգրված են հղման իներցիոն համակարգերում: Այստեղ ենթադրվում է, որ շարժման արագացման հետ կապված պահերը այնքան փոքր են թռիչքի ընդհանուր երկարության համեմատ, որ դրանք կարող են անտեսվել։ Որոշ դեպքերում նրանք կարող են ներմուծել երրորդ իներցիոն հղման համակարգ, որը շարժվում է հակառակ ուղղությամբ՝ կապված ճանապարհորդի հետ և օգտագործվում է նրա ժամացույցից Երկիր փոխանցելու տվյալները:
Երկրորդ խումբը ներառում է հաշվարկներ, որոնք կառուցված են հաշվի առնելով այն փաստը, որ արագացված շարժման պահերը դեռ առկա են: Այս խումբն ինքնին նույնպես բաժանված է երկու ենթախմբի՝ մեկը օգտագործում է գրավիտացիոն տեսությունը (GR), իսկ մյուսը՝ ոչ։ Եթե խոսքը հարաբերականության ընդհանուր տեսության մասին է, ապա ենթադրվում է, որ հավասարումը պարունակում է գրավիտացիոն դաշտ, որը համապատասխանում է համակարգի արագացմանը, և հաշվի է առնվում ժամանակի արագության փոփոխությունը։
Եզրակացություն
Երևակայական պարադոքսի հետ կապված բոլոր քննարկումները պայմանավորված են միայն թվացյալ տրամաբանական սխալով: Անկախ նրանից, թե ինչպես են ձևակերպվում խնդրի պայմանները, անհնար է ապահովել, որ եղբայրները հայտնվեն միանգամայն սիմետրիկ պայմաններում։ Կարևոր է հաշվի առնել, որ ժամանակը դանդաղում է հենց շարժվող ժամացույցների վրա, որոնք ստիպված են եղել փոփոխության ենթարկել հղման շրջանակները, քանի որ.իրադարձությունների միաժամանակությունը հարաբերական է։
Կա երկու եղանակ՝ հաշվարկելու, թե որքան է դանդաղել ժամանակը եղբայրներից յուրաքանչյուրի տեսանկյունից՝ օգտագործել ամենապարզ գործողությունները հարաբերականության հատուկ տեսության շրջանակներում կամ կենտրոնանալ ոչ իներցիոն հղման համակարգերի վրա։. Հաշվարկների երկու շղթաների արդյունքները կարող են փոխադարձաբար համահունչ լինել և հավասարապես ծառայել՝ հաստատելու, որ ժամանակն ավելի դանդաղ է անցնում շարժվող ժամացույցի վրա:
Այս հիման վրա կարելի է ենթադրել, որ երբ մտքի փորձը տեղափոխվի իրականություն, նա, ով զբաղեցնում է տան մարմնի տեղը, իսկապես ավելի արագ կծերանա, քան ճանապարհորդը:
