Хотели бы вы путешествовать во времени? Ведь это так удобно! Что-то натворил, вернулся во времени и всё исправил, да и прожить можно дольше. Думаете это невозможно? А что если, путешествовать во времени реально, но тут не всё так просто.
В чём парадокс?
Парадокс близнецов был сформулирован Полем Ланжевеном в 1911 году. Он возник в результате мысленного эксперимента, с помощью которого пытались объяснить противоречия СТО (Специальная Теория Относительности).
Тут пытливый читатель может спросить: " Подожди, подожди, эксперимент ведь мысленный, как тогда парадокс работает в реальной жизни?". Тут стоит сказать, что учёные проводили множество экспериментов пытаясь подтвердить или опровергнуть этот парадокс, о них мы поговорим чуть позже. А пока, я расскажу в чём суть эксперимента.
Пусть один из двух братьев-близнецов становится космонавтом и отправляется в космическое путешествие на релятивистской ракете (т.е. летающей со скоростью близкой к скорости света). Пропутешествовав в космосе какое-то время по своим часам и вернувшись на землю, космонавт-близнец найдёт своего брата, оставшегося на земле, старше чем он. Но представляется, что для близнецов эта ситуация должна быть симметричная. Здесь вопрос привязки системы отсчёта к Земле или к кораблю. Так почему же братья стареют с разной скоростью?
Тут начинается самое интересное, и прежде чем я расскажу предположения учёных, я хочу доказать реальность парадокса, рассказав об эксперименте Хафеле.
Это реально?
В октябре 1971 года Дж. Хафеле и Ричард Китинг дважды облетели вокруг света, сначала на восток, а затем на запад, с четырьмя комплектами цезиевых атомных часов (это очень точные часы), после сравнили часы "путешествуйте" с такими же часами остававшимися в Военно-морской обсерватории США. Перелёты выполнялись на обычных авиалайнерах регулярными коммерческими авиарейсами.
Результаты эксперимента
Согласно специальной теории относительности, скорость хода часов наибольшая для того наблюдателя, для которого они находятся в состоянии покоя. В системе отсчёта, в которой часы не покоятся, они идут медленнее, и этот эффект пропорционален квадрату скорости. В системе отсчёта, покоящейся относительно центра Земли, часы на борту самолёта, движущегося на восток (в направлении вращения Земли), идут медленнее, чем часы, которые остаются на поверхности, а часы на борту самолёта, движущегося в западном направлении (против вращения Земли, идут быстрее. Также присутствует ещё один эффект уменьшения гравитационного потенциала, то есть, с ростом высоты ускоряется ход часов.
Почему так происходит?
Одно из самых простых объяснений - . Братья не являются равноправными, так как один из них (путешественник) испытывал этапы ускоренного движения, необходимые для его возвращения на Землю. Однако, как показывают экспериментальные данные, ускорение как таковое не влияет на скорость хода часов. Таким образом, в данном случае ускорение является всего лишь индикатором некоторого явления, которое вносит асимметрию в состояния путешественника и домоседа. Конечно, сама по себе констатация несимметричности братьев не объясняет, почему замедлиться должны часы именно у путешественника, а не у домоседа.
Расчёт величины замедления времени для каждого брата может быть выполнен как в рамках вычислений в СТО, так и при помощи сложнейшего анализа неинерциальных систем отсчёта. Все эти вычисления согласуясь друг с другом показывают, что именно путешественник окажется моложе своего брата домоседа.
Заключение
Конечно же путешествовать, как в фильмах у вас не получится, да и надо ли оно вам? Ведь если мы будем каждый раз предотвращать ошибку, то так ничему и не научимся. Но всё таки, сам факт возможности замедлить для себя время существует. И это очень интересно и удивительно!
Если тебе понравилась эта статья, то обязательно ставь лайк и подписывайся на канал, тем самым ты поможешь выходу новых и интересных статей!