क्या है ट्विन विरोधाभास? वास्तविक समय यात्रा

ट्विन विरोधाभास एक सोचा हुआ प्रयोग है जो की उत्सुक अभिव्यक्ति को प्रदर्शित करता है समय फैलाव आधुनिक भौतिकी में, जैसा कि इसके द्वारा पेश किया गया था अल्बर्ट आइंस्टीन सापेक्षता के सिद्धांत के माध्यम से।

बिफ एंड क्लिफ नाम के दो जुड़वा बच्चों पर विचार करें। अपने 20 वें जन्मदिन पर, बिफ एक अंतरिक्ष यान में उतरने और लगभग यात्रा करते हुए, बाहरी अंतरिक्ष में उतरने का फैसला करता है प्रकाश की गति. वह लगभग 5 वर्षों के लिए इस गति से ब्रह्मांड की यात्रा करता है, जब वह 25 वर्ष का होता है तब पृथ्वी पर लौटता है।

दूसरी ओर, चट्टान पृथ्वी पर बनी हुई है। जब बिफ लौटता है, तो पता चलता है कि क्लिफ 95 साल के हैं।

सापेक्षता के अनुसार, संदर्भ के दो फ्रेम जो एक-दूसरे के अनुभव समय से अलग-अलग तरीके से चलते हैं, एक प्रक्रिया के रूप में जाना जाता है समय फैलाव. क्योंकि बिफ इतनी तेजी से आगे बढ़ रहा था, समय उसके लिए धीमी गति से चल रहा था। इसका उपयोग करके सटीक गणना की जा सकती है लोरेंत्ज़ परिवर्तन, जो सापेक्षता का एक मानक हिस्सा हैं।

पहले जुड़वां विरोधाभास वास्तव में एक वैज्ञानिक विरोधाभास नहीं है, लेकिन एक तार्किक है: बिफ कितना पुराना है?

बिफ ने जीवन के 25 वर्षों का अनुभव किया है, लेकिन वह भी उसी क्षण पैदा हुआ था जो कि क्लिफ के रूप में था, जो 90 साल पहले था। तो क्या वह 25 साल का है या 90 साल का है?

इस मामले में, जवाब "दोनों" है... इस पर निर्भर करता है कि आप किस आयु को माप रहे हैं। उनके ड्राइवर के लाइसेंस के अनुसार, जो पृथ्वी के समय को मापता है (और कोई संदेह नहीं है), वह 90 है। उनके शरीर के अनुसार, वह 25 वर्ष के हैं। न तो उम्र "सही" है या "गलत" है, हालांकि सामाजिक सुरक्षा प्रशासन अपवाद ले सकता है अगर वह लाभों का दावा करने की कोशिश करता है।

दूसरा विरोधाभास थोड़ा अधिक तकनीकी है, और वास्तव में क्या दिल में आता है भौतिकविदों मतलब जब वे सापेक्षता के बारे में बात करते हैं। पूरा परिदृश्य इस विचार पर आधारित है कि बिफ बहुत तेजी से यात्रा कर रहा था, इसलिए समय उसके लिए धीमा हो गया।

समस्या यह है कि सापेक्षता में, केवल सापेक्ष गति शामिल है। तो अगर आप बिफ के दृष्टिकोण से चीजों पर विचार करते हैं, तो वह पूरे समय स्थिर रहे, और यह क्लिफ था जो तीव्र गति से दूर जा रहा था। क्या इस तरह से की गई गणना का मतलब यह नहीं होना चाहिए कि क्लिफ वह है जो अधिक धीरे-धीरे उम्र लेता है? क्या सापेक्षता का अर्थ यह नहीं है कि ये परिस्थितियाँ सममित हैं?

अब, यदि बिफ और क्लिफ विपरीत दिशाओं में निरंतर गति से यात्रा करने वाले अंतरिक्ष यान पर थे, तो यह तर्क पूरी तरह से सच होगा। विशेष सापेक्षता के नियम, जो संदर्भ की निरंतर गति (जड़ता) को नियंत्रित करते हैं, संकेत करते हैं कि दोनों के बीच केवल सापेक्ष गति यही मायने रखती है। वास्तव में, यदि आप एक स्थिर गति से आगे बढ़ रहे हैं, तो ऐसा कोई प्रयोग भी नहीं है जिसे आप अपने संदर्भ के फ्रेम के भीतर कर सकें जो आपको आराम करने से अलग करेगा। (यहां तक ​​कि अगर आपने जहाज के बाहर देखा और अपने आप को संदर्भ के कुछ अन्य निरंतर फ्रेम से तुलना की, तो आप केवल यह निर्धारित कर सकते हैं तुममें से एक बढ़ रहा है, लेकिन जो नहीं है।)

लेकिन यहां एक बहुत महत्वपूर्ण अंतर है: इस प्रक्रिया के दौरान बिफ में तेजी आ रही है। क्लिफ पृथ्वी पर है, जो इस के प्रयोजनों के लिए मूल रूप से "आराम पर" है (भले ही वास्तव में पृथ्वी विभिन्न तरीकों से घूमती, घूमती और त्वरित होती है)। बिफ एक स्पेसशिप पर है जो लाइटस्पीड के पास पढ़ने के लिए गहन त्वरण से गुजरता है। इसका मतलब है, के अनुसार सामान्य सापेक्षता, कि वास्तव में भौतिक प्रयोग हैं जो बिफ द्वारा किए जा सकते हैं जो उसे प्रकट करेंगे कि वह तेज कर रहा है... और उसी प्रयोगों में क्लिफ को दिखाया जाएगा कि वह गति नहीं कर रहा है (या कम से कम बिफ की तुलना में बहुत कम त्वरण है)।

मुख्य विशेषता यह है कि जबकि क्लिफ पूरे समय संदर्भ के एक फ्रेम में है, बिफ वास्तव में दो में है संदर्भ के फ्रेम - एक वह जहां वह पृथ्वी से दूर यात्रा कर रहा है और एक वह जहां वह वापस आ रहा है पृथ्वी।

तो बिफ की स्थिति और क्लिफ की स्थिति है नहीं वास्तव में हमारे परिदृश्य में सममित है। बिफ पूरी तरह से अधिक महत्वपूर्ण त्वरण से गुजर रहा है, और इसलिए वह वह है जो कम से कम समय बीतने से गुजरता है।

यह विरोधाभास (एक अलग रूप में) पहली बार 1911 में पॉल लैंगविन द्वारा प्रस्तुत किया गया था, जिसमें इस विचार पर जोर दिया गया था कि विचार त्वरण अपने आप में महत्वपूर्ण तत्व था जो भेद का कारण बना। लैंग्विन के विचार में, त्वरण, इसलिए, एक निरपेक्ष अर्थ था। हालांकि, 1913 में, मैक्स वॉन लाए ने प्रदर्शित किया कि केवल संदर्भ के दो फ्रेम भेद को समझाने के लिए पर्याप्त हैं, बिना त्वरण के लिए स्वयं को ध्यान में रखते हुए।