双子のパラドックスとは？リアルタイム旅行

相対性理論を通じてアルバート・アインシュタインによって導入された

ツイン パラドックスによると、異なる速度で移動する 2 つの時計 (または人) は、異なる速度で時間を経験します。ギャリーゲイ/ゲッティイメージズ

双子のパラドックスは、次の興味深い現象を示す思考実験です。 時間の遅れ によって導入されたように、現代物理学では、 アルバート・アインシュタイン 相対性理論を通して。

ビフとクリフという名前の 2 人の双子を考えてみましょう。 20 歳の誕生日に、ビフは宇宙船に乗って宇宙に飛び立つことにしました。 光の速さ .この速度で約5年間宇宙を周遊し、25歳で地球に帰還する。

一方、クリフは地球に残ります。ビフが戻ってきたとき、クリフが95歳であることが判明しました。

どうした？

相対性理論によれば、互いに異なる動きをする 2 つの基準フレームは、異なる時間を経験します。 時間の遅れ .ビフは非常に速く動いていたので、彼にとって時間の動きは事実上遅くなりました。これは、以下を使用して正確に計算できます。 ローレンツ変換 、相対性理論の標準的な部分です。

ツイン・パラドックス・ワン

最初の双子のパラドックスは科学的なパラドックスではなく、論理的なパラドックスです。 ビフは何歳ですか？

ビフは25年の人生を経験していますが、90年前のクリフと同じ瞬間に生まれました。それで彼は25歳ですか、それとも90歳ですか？

この場合、答えは「両方」です...どちらの方法で年齢を測定しているかによって異なります。彼の運転免許証は、地球時間を測定している (そして間違いなく有効期限が切れている) によれば、彼は 90 歳である。彼の体によれば、彼は 25 歳だ。利益を主張しようとします。

ツインパラドックス2

2 番目のパラドックスは、もう少し技術的なものであり、実際に核心に迫るものです。物理学者彼らが相対性について話すときを意味します。シナリオ全体は、ビフが非常に速く移動していたため、時間が遅くなったという考えに基づいています。

問題は、相対性理論では相対運動のみが関係することです。では、ビフの視点から物事を考えてみると、彼はずっと動かずにいて、急速に離れていったのはクリフでした。このように計算されたということは、クリフの方が老化が遅いということではないでしょうか?相対性理論は、これらの状況が対称的であることを意味しませんか?

さて、ビフとクリフが宇宙船に乗って一定の速度で反対方向に移動していたとしたら、この議論は完全に正しいでしょう.一定速度 (慣性) 座標系を支配する特殊相対性理論の規則は、2 つの間の相対運動のみが重要であることを示しています。実際、一定の速度で移動している場合、基準フレーム内で実行できる実験でさえ、静止していることと区別することはできません. （船の外を見て、自分自身を他の一定の基準フレームと比較したとしても、それを判断することしかできませんでした あなたたちの中のひとり は移動していますが、どちらが移動しているかはわかりません)。

しかし、ここには非常に重要な違いが 1 つあります。Biff はこのプロセスで加速しています。クリフは地球上にあり、ここでは基本的に「静止」しています (実際には、地球はさまざまな方法で移動、回転、加速しますが)。ビフは宇宙船に乗っており、光速に近い速さで読むために集中的に加速しています。これは、 一般相対論 、実際には、ビフが加速していることを明らかにする物理実験がビフによって実行される可能性があること...そして同じ実験は、クリフが加速していないことを示します（または、少なくともビフよりもはるかに少ない加速です）。

重要な特徴は、クリフが常に 1 つの参照フレームにいるのに対して、ビフは実際には 2 つの参照フレームにあるということです。

したがって、ビフの状況とクリフの状況は いいえ 私たちのシナリオでは実際に対称です。ビフは間違いなくより大きな加速を受けている人であり、したがって彼は時間の経過が最も少ない人です.

双子のパラドックスの歴史

このパラドックス (別の形で) は、1911 年に Paul Langevin によって最初に提示されました。 加速度 それ自体が違いを引き起こした重要な要素でした。したがって、ランジュバンの見解では、加速には絶対的な意味がありました。しかし、1913 年に Max von Laue は、加速度自体を説明する必要なく、2 つの基準座標系だけで区別を説明するのに十分であることを実証しました。