Paradoxon der Zeitdilatation. Zwillingsparadoxon oder Uhrenparadoxon

Imaginäre Paradoxien von SRT. Zwillingsparadoxon

In der Literatur und im Internet werden immer noch zahlreiche Diskussionen über dieses Paradoxon geführt. Viele seiner Lösungen (Erklärungen) wurden vorgeschlagen und werden weiterhin vorgeschlagen, aus denen Schlussfolgerungen sowohl über die Unfehlbarkeit der SRT als auch über ihre Falschheit gezogen werden. Die These, die der Formulierung des Paradoxons zugrunde lag, wurde erstmals 1905 von Einstein in seinem grundlegenden Werk zur speziellen (partikulären) Relativitätstheorie „Über die Elektrodynamik bewegter Körper“ formuliert:

„Wenn am Punkt A zwei synchron laufende Uhren stehen und wir eine von ihnen entlang einer geschlossenen Kurve mit konstanter Geschwindigkeit bewegen, bis sie wieder bei A ankommen (...), dann wird diese Uhr beim Eintreffen bei A gegenüber hinterherhinken Stunden, die bewegungslos blieben ... ".

Diese These entstand später Eigennamen das Uhrenparadoxon, das Langevin-Paradoxon und das Zwillingsparadoxon. Der Nachname hat sich eingebürgert, und derzeit ist die Formulierung nicht bei Uhren, sondern bei Zwillingen und Raumflügen gebräuchlicher: Wenn einer der Zwillinge mit einem Raumschiff zu den Sternen fliegt, stellt er sich bei der Rückkehr als jünger heraus als er Bruder, der auf der Erde geblieben ist.

Weitaus seltener diskutiert wird eine andere These, die Einstein in derselben Arbeit formuliert hat und unmittelbar an die erste anschließt, dass die Uhren am Äquator den Uhren am Erdpol hinterherhinken. Die Bedeutung beider Thesen ist dieselbe:

„... eine Uhr mit Balancer am Erdäquator sollte etwas langsamer laufen als genau dieselbe Uhr am Pol, aber ansonsten unter den gleichen Bedingungen.“

Auf den ersten Blick mag diese Aussage seltsam erscheinen, da der Abstand zwischen den Uhren konstant ist und es keine Relativgeschwindigkeit zwischen ihnen gibt. Aber tatsächlich wird die Änderung des Gangs der Uhr durch die Momentangeschwindigkeit beeinflusst, die zwar ständig ihre Richtung ändert (die Tangentialgeschwindigkeit des Äquators), aber insgesamt die erwartete Verzögerung der Uhr ergibt.

Ein Paradoxon, ein scheinbarer Widerspruch in den Vorhersagen der Relativitätstheorie entsteht, wenn der sich bewegende Zwilling als derjenige betrachtet wird, der auf der Erde geblieben ist. In diesem Fall muss der nun fliegende Zwilling damit rechnen, dass der auf der Erde verbliebene Bruder jünger sein wird als er. Genauso verhält es sich mit Uhren: Aus der Sicht von Uhren am Äquator sind Uhren am Pol als beweglich zu betrachten. Somit entsteht ein Widerspruch: Welcher der Zwillinge wird also jünger sein? Welche der Uhren zeigt die Zeit verzögert an?

Meistens wird dem Paradoxon eine einfache Erklärung gegeben: Die beiden betrachteten Bezugsrahmen sind tatsächlich nicht gleich. Der ins All geflogene Zwilling befand sich während seines Fluges nicht immer im Trägheitsbezugssystem, in diesen Momenten kann er die Lorentz-Gleichungen nicht verwenden. Ebenso bei Uhren.

Daraus sollte geschlossen werden, dass in der SRT das "Uhrenparadoxon" nicht richtig formuliert werden kann, die spezielle Theorie nicht zwei sich gegenseitig ausschließende Vorhersagen macht. Das Problem wurde nach der Schaffung der Allgemeinen Relativitätstheorie vollständig gelöst, die das Problem genau löste und zeigte, dass in den beschriebenen Fällen tatsächlich bewegte Uhren nachlaufen: die Uhr des fliegenden Zwillings und die Uhr am Äquator. Das „Paradoxon von Zwillingen“ und Uhren ist also ein gewöhnliches Problem der Relativitätstheorie.

Das Taktverzögerungsproblem am Äquator

Wir stützen uns auf die Definition des Begriffs „Paradoxon“ in der Logik als Widerspruch, der sich aus einer logisch formal korrekten Argumentation ergibt, die zu widersprüchlichen Schlussfolgerungen führt (Encyclopedic Dictionary), oder als zwei gegensätzliche Aussagen, für die es jeweils überzeugende Argumente gibt (Logical Wörterbuch). Aus dieser Position heraus ist das „Paradoxon von Zwillingen, Uhren, Langevin“ kein Paradoxon, da es keine zwei sich gegenseitig ausschließenden Vorhersagen der Theorie gibt.

Zeigen wir zunächst, dass die These in Einsteins Arbeit über Uhren am Äquator vollständig mit der These über den Nachlauf bewegter Uhren übereinstimmt. Die Abbildung zeigt bedingt (Draufsicht) die Uhr am Pol T1 und die Uhr am Äquator T2. Wir sehen, dass der Abstand zwischen den Uhren unverändert bleibt, das heißt, zwischen ihnen scheint es keine notwendige relative Geschwindigkeit zu geben, die in die Lorentz-Gleichungen eingesetzt werden kann. Lassen Sie uns jedoch einen dritten Takt T3 hinzufügen. Sie liegen wie Takt T1 im ISO-Pol und laufen daher synchron mit. Aber jetzt sehen wir, dass die Uhr T2 eindeutig eine relative Geschwindigkeit in Bezug auf die Uhr T3 hat: Die erste Uhr T2 ist bei kurze Reichweite ab Takt T3, dann entfernen sie sich und nähern sich wieder. Daher hinkt aus Sicht der stationären Uhr T3 die bewegte Uhr T2 hinterher:

Abb.1 Die Uhr, die sich um den Kreis bewegt, hinkt der Uhr hinterher, die sich in der Mitte des Kreises befindet. Dies wird deutlicher, wenn wir stationäre Uhren in die Nähe der Flugbahn der sich bewegenden Uhren einfügen.

Daher hinkt auch der Takt T2 dem Takt T1 hinterher. Lassen Sie uns nun die Uhr T3 so nahe an die Trajektorie T2 verschieben, dass sie zu einem Anfangszeitpunkt in der Nähe sein werden. In diesem Fall erhalten wir die klassische Version des Zwillingsparadoxons. In der folgenden Abbildung sehen wir, dass zunächst die Uhren T2 und T3 am selben Punkt standen, dann begannen sich die Uhren am Äquator T2 von den Uhren T3 zu entfernen und kehrten nach einer Weile entlang einer geschlossenen Kurve zum Ausgangspunkt zurück:

Abb.2. Die sich im Kreis bewegende Uhr T2 nähert sich zunächst der stationären Uhr T3, entfernt sich dann und nähert sich ihr nach einiger Zeit wieder an.

Dies entspricht voll und ganz der Formulierung der ersten These über die Taktverzögerung, die als Grundlage des „Zwillingsparadoxons“ diente. Aber die Uhren T1 und T3 laufen synchron, daher sind auch die Uhren T2 hinter den Uhren T1. Somit können beide Thesen aus Einsteins Werk gleichermaßen als Grundlage für die Formulierung des „Zwillingsparadoxons“ dienen.

Die Größe der Uhrenverzögerung wird in diesem Fall durch die Lorentz-Gleichung bestimmt, in die wir die Tangentialgeschwindigkeit der sich bewegenden Uhr einsetzen müssen. Tatsächlich hat die Uhr T2 an jedem Punkt der Bahn Geschwindigkeiten, die im Absolutwert gleich sind, aber unterschiedliche Richtungen haben:

Abb.3 Eine sich bewegende Uhr hat eine ständig wechselnde Geschwindigkeitsrichtung.

Als diese unterschiedliche Geschwindigkeiten zur Gleichung hinzufügen? Sehr einfach. Lassen Sie uns unsere eigene feste Uhr an jedem Punkt der T2-Taktbahn platzieren. Alle diese neuen Uhren laufen synchron mit den Uhren T1 und T3, weil sie alle in der gleichen festen ISO sind. Die Uhr T2 erfährt jedes Mal, wenn sie an der entsprechenden Uhr vorbeigeht, eine Verzögerung, die durch die relative Geschwindigkeit unmittelbar hinter diesen Uhren verursacht wird. Für ein augenblickliches Zeitintervall gemäß dieser Uhr wird auch die Uhr T2 um eine augenblicklich kleine Zeit nacheilen, die mit der Lorentz-Gleichung berechnet werden kann. Hier und im Folgenden verwenden wir dieselben Bezeichnungen für Uhren und ihre Ablesungen:

Offensichtlich ist die obere Grenze der Integration die Ablesungen der Uhr T3 in dem Moment, in dem sich die Uhren T2 und T3 wieder treffen. Wie Sie sehen können, zeigt die Uhr T2< T3 = T1 = T. Лоренцев множитель мы выносим из-под знака интеграла, поскольку он является константой для всех часов. Введённое множество часов можно рассматривать как одни часы - «распределённые в пространстве часы». Это «пространство часов», в котором часы в каждой точке пространства идут синхронно и обязательно некоторые из них находятся рядом с движущимся объектом, с которым эти часы имеют строго определённое относительное (инерциальное) движение.

Wie Sie sehen, haben wir eine Lösung erhalten, die vollständig mit der Lösung der ersten These übereinstimmt (mit einer Genauigkeit bis zu den Werten der vierten und höheren Ordnung). Aus diesem Grund kann die folgende Diskussion als Bezugnahme auf alle möglichen "Zwillingsparadox"-Formulierungen angesehen werden.

Variationen über das "Zwillingsparadoxon"

Das Uhrenparadoxon bedeutet, wie oben erwähnt, dass die spezielle Relativitätstheorie zwei sich widersprechende Vorhersagen zu treffen scheint. Wie wir gerade berechnet haben, läuft die Uhr, die sich um den Kreis bewegt, hinter der Uhr zurück, die sich in der Mitte des Kreises befindet. Aber die Uhr T2, die sich auf einem Kreis bewegt, hat allen Grund zu behaupten, dass sie sich im Zentrum des Kreises befindet, um den sich die stationäre Uhr T1 bewegt.

Die Bahngleichung der bewegten Uhr T2 aus Sicht der ruhenden Uhr T1:

x, y sind die Koordinaten der bewegten Uhr T2 im Bezugssystem der stationären;

R ist der Radius des Kreises, der von der sich bewegenden Uhr T2 beschrieben wird.

Offensichtlich ist aus Sicht der sich bewegenden Uhr T2 der Abstand zwischen ihnen und der stationären Uhr T1 auch zu jeder Zeit gleich R. Aber es ist bekannt, dass der Ort von Punkten, die von dem gegebenen äquidistant sind, ein Kreis ist. Folglich bewegt sich im Bezugssystem der bewegten Uhr T2 die stationäre Uhr T1 kreisförmig um sie herum:

x 1 2 + y 1 2 = R 2

x 1 , y 1 - die Koordinaten der feststehenden Uhr T1 in dem sich bewegenden Bezugssystem;

R ist der Radius des Kreises, der durch die feste Uhr T1 beschrieben wird.

Abb.4 Aus Sicht der bewegten Uhr T2 bewegt sich die stationäre Uhr T1 kreisförmig um sie herum.

Und das wiederum bedeutet aus Sicht der Speziellen Relativitätstheorie, dass auch in diesem Fall eine Taktverzögerung auftreten müsste. Offensichtlich ist in diesem Fall das Gegenteil der Fall: T2 > T3 = T. Es stellt sich heraus, dass die spezielle Relativitätstheorie tatsächlich zwei sich gegenseitig ausschließende Vorhersagen T2 > T3 und T2 macht< T3? И это действительно так, если не принять во внимание, что теор ия была создана для инерциальных систем отсчета. Здесь же движущиеся часы Т2 не находятся в инерциальной системе. Само по себе это не запрет, а лишь указание на необходимость учесть это обстоятельство. И это обстоятельство разъясняет общая теор ия относительности . Применять его или нет, можно определить простым опытом. В инерциальной системе отсчета на тела не действуют никакие внешние силы. В неинерциальной системе и согласно принципу эквивалентности общей теор ии относительности на все тела действует сила инерции или тяготения. Следовательно, маятник в ней отклонится, все незакреплённые тела будут стремиться переместиться в одном направлении.

Ein solches Experiment neben einer stationären Uhr T1 ergibt ein negatives Ergebnis, es wird Schwerelosigkeit beobachtet. Aber neben der Uhr T2, die sich im Kreis bewegt, wirkt eine Kraft auf alle Körper, die dazu neigt, sie von der stationären Uhr wegzuwerfen. Wir glauben natürlich, dass es keine anderen Gravitationskörper in der Nähe gibt. Außerdem dreht sich die sich im Kreis bewegende T2-Uhr nicht von selbst, das heißt, sie bewegt sich nicht wie der Mond um die Erde und steht ihr immer mit derselben Seite gegenüber. Beobachter neben den Uhren T1 und T2 in ihrem Bezugssystem sehen ein Objekt weit von ihnen im Unendlichen immer im gleichen Winkel.

Ein Beobachter, der sich mit einer Uhr T2 bewegt, muss also berücksichtigen, dass sein Bezugssystem gemäß den Bestimmungen der allgemeinen Relativitätstheorie nicht träge ist. Diese Bestimmungen besagen, dass eine Uhr in einem Gravitationsfeld oder in einem äquivalenten Trägheitsfeld langsamer wird. Er muss also in Bezug auf die (nach den Bedingungen des Experiments) stationäre Uhr T1 zugeben, dass diese Uhren in einem Gravitationsfeld geringerer Intensität stehen, sie also schneller gehen als seine eigenen, und eine Gravitationskorrektur hinzugefügt werden sollte ihre erwarteten Messwerte.

Im Gegensatz dazu gibt der Beobachter neben der stationären Uhr T1 an, dass sich die bewegliche Uhr T2 im Bereich der Trägheitsgravitation befindet, sodass sie langsamer gehen und die Gravitationskorrektur von ihren erwarteten Messwerten abgezogen werden sollte.

Wie Sie sehen, stimmten die Meinungen beider Beobachter darin völlig überein, dass die Uhr T2, die sich im ursprünglichen Sinne e bewegt, hinterherhinken wird. Folglich macht die spezielle Relativitätstheorie in ihrer "erweiterten" Interpretation zwei streng konsistente Vorhersagen, die keinen Anlass für die Erklärung von Paradoxien geben. Dies ist ein gewöhnliches Problem mit einer sehr spezifischen Lösung. Ein Paradoxon in der SRT entsteht nur, wenn ihre Bestimmungen auf ein Objekt angewendet werden, das kein Objekt der speziellen Relativitätstheorie ist. Aber wie Sie wissen, kann eine falsche Prämisse sowohl zu richtigen als auch zu falschen Ergebnissen führen.

Ein Experiment, das SRT bestätigt

Es sei darauf hingewiesen, dass alle diese als imaginäre Paradoxien Gedankenexperimenten entsprechen, die auf einem mathematischen Modell namens Spezielle Relativitätstheorie basieren. Die Tatsache, dass diese Experimente in diesem Modell die oben erhaltenen Lösungen haben, bedeutet nicht notwendigerweise, dass in realen physikalischen Experimenten die gleichen Ergebnisse erhalten werden. Das mathematische Modell der Theorie hat viele Jahre der Erprobung bestanden und es wurden keine Widersprüche darin gefunden. Das bedeutet, dass alle logisch korrekten Gedankenexperimente unweigerlich ein Ergebnis liefern werden, das dies bestätigt.

Von besonderem Interesse ist in diesem Zusammenhang ein Experiment, das, allgemein anerkannt unter realen Bedingungen, genau das gleiche Ergebnis zeigte wie das betrachtete Gedankenexperiment. Das bedeutet direkt mathematisches Modell Theorie die realen physikalischen Prozesse korrekt widerspiegelt und beschreibt.

Dies war das erste Experiment, bei dem die Verzögerung einer sich bewegenden Uhr getestet wurde, bekannt als Hafele-Keating-Experiment, das 1971 durchgeführt wurde. Vier Uhren, die auf der Grundlage von Cäsium-Frequenzstandards hergestellt wurden, wurden in zwei Flugzeugen platziert und durchgeführt Weltreise. Eine Uhr reiste nach ostwärts, andere umkreisten die Erde in westlicher Richtung. Der Unterschied in der Zeitgeschwindigkeit entstand durch die zusätzliche Geschwindigkeit der Erdrotation, außerdem wurde der Einfluss des Gravitationsfeldes in Flughöhe gegenüber dem Erdniveau berücksichtigt. Als Ergebnis des Experiments war es möglich, die allgemeine Relativitätstheorie zu bestätigen, um den Unterschied in der Geschwindigkeit von Uhren an Bord von zwei Flugzeugen zu messen. Die erzielten Ergebnisse wurden in der Zeitschrift veröffentlicht Wissenschaft 1972.

Literatur

1. Putenikhin P.V., Drei Fehler der Anti-SRT [bevor man eine Theorie kritisiert, sollte man sie gut studieren; es ist unmöglich, die makellose Mathematik einer Theorie mit ihren eigenen mathematischen Mitteln zu widerlegen, außer indem man unmerklich ihre Postulate aufgibt – aber dies ist eine andere Theorie; bekannte experimentelle Widersprüche in der SRT werden nicht verwendet - die Experimente von Marinov und anderen - sie müssen viele Male wiederholt werden], 2011, URL:
http://samlib.ru/p/putenihin_p_w/antisto.shtml (abgerufen am 12.10.2015)

2. P. V. Putenikhin, Also gibt es kein Paradoxon mehr (Zwillinge)! [animierte Diagramme - Lösung des Zwillingsparadoxons mittels allgemeiner Relativitätstheorie; die Lösung hat einen Fehler aufgrund der Verwendung des Näherungsgleichungspotentials a; Zeitachse - horizontal, Entfernungen - vertikal], 2014, URL:
http://samlib.ru/editors/p/putenihin_p_w/ddm4-oto.shtml (abgerufen am 12.10.2015)

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https://ru.wikipedia.org/wiki/Experiment_Hafele_—_Keating (abgerufen am 12.10.2015)

4. Putenikhin P.V. Imaginäre Paradoxien von SRT. Das Zwillingsparadoxon [das Paradoxon ist imaginär, offensichtlich, weil seine Formulierung auf falschen Annahmen basiert; korrekte Vorhersagen der speziellen Relativitätstheorie widersprechen sich nicht], 2015, URL:
http://samlib.ru/p/putenihin_p_w/paradox-twins.shtml (abgerufen am 12.10.2015)

Die spezielle und allgemeine Relativitätstheorie besagen, dass jeder Beobachter seine eigene Zeit hat. Das heißt, grob gesagt, eine Person bewegt sich und bestimmt eine Zeit durch ihre Uhr, eine andere Person bewegt sich irgendwie und bestimmt eine andere Zeit durch ihre Uhr. Wenn sich diese Personen natürlich mit kleinen Geschwindigkeiten und Beschleunigungen relativ zueinander bewegen, messen sie fast die gleiche Zeit. Laut unserer Uhr, die wir benutzen, können wir diesen Unterschied nicht messen. Ich schließe nicht aus, dass, wenn zwei Menschen während der Lebensdauer des Universums mit Uhren ausgestattet sind, die die Zeit mit einer Genauigkeit von einer Sekunde messen, sie dann, wenn sie irgendwie anders aussehen, einen Unterschied in einem n-Zeichen sehen können. Diese Unterschiede sind jedoch schwach.

Die spezielle und allgemeine Relativitätstheorie sagen voraus, dass diese Unterschiede signifikant sein werden, wenn sich zwei Begleiter mit hohen Geschwindigkeiten, Beschleunigungen oder in der Nähe eines Schwarzen Lochs relativ zueinander bewegen. Zum Beispiel ist einer von ihnen weit vom Schwarzen Loch entfernt und der andere in der Nähe des Schwarzen Lochs oder eines Körpers mit starker Gravitation. Oder einer ist in Ruhe und der andere bewegt sich mit einer gewissen Geschwindigkeit relativ dazu oder mit einer großen Beschleunigung. Dann werden die Unterschiede erheblich sein. Wie groß, sage ich nicht, und das wird in einem Experiment mit hochpräzisen Atomuhren gemessen. Die Leute fliegen in ein Flugzeug, dann bringen sie es zurück, vergleichen, was die Uhr am Boden anzeigte, was die Uhr im Flugzeug anzeigte, und nicht nur. Es gibt viele solcher Experimente, alle stimmen mit den Formvorhersagen der allgemeinen und speziellen Relativitätstheorie überein. Insbesondere wenn ein Beobachter ruht und der andere sich relativ zu ihm mit konstanter Geschwindigkeit bewegt, dann ist die Umrechnung der Uhr von einem zum anderen beispielsweise durch Lorentz-Transformationen gegeben.

In der darauf aufbauenden speziellen Relativitätstheorie gibt es das sogenannte Zwillingsparadoxon, das in vielen Büchern beschrieben wird. Es besteht im Folgenden. Stellen Sie sich vor, Sie hätten zwei Zwillinge: Vanya und Vasya. Nehmen wir an, Vanya blieb auf der Erde, während Vasya nach Alpha Centauri flog und zurückkehrte. Nun heißt es, dass sich Vasya relativ zu Wanja mit konstanter Geschwindigkeit bewegte. Seine Zeit verging langsamer. Er ist zurück, also sollte er jünger sein. Andererseits wird das Paradoxon wie folgt formuliert: Im Gegensatz dazu bewegt sich Vanya relativ zu Vasya (sich mit konstanter Geschwindigkeit relativ zu) Vanya mit konstanter Geschwindigkeit, obwohl er auf der Erde war, das heißt, wann Vasya kehrt zur Erde zurück, theoretisch sollte Vanya die Uhr weniger Zeit anzeigen. Wer von ihnen ist jünger? Eine Art logischer Widerspruch. Absoluter Quatsch, diese spezielle Relativitätstheorie, stellt sich heraus.

Fakt Nummer eins: Sie müssen sofort verstehen, dass Lorentz-Transformationen verwendet werden können, wenn Sie von einem Trägheitsbezugssystem zu einem anderen Trägheitsbezugssystem wechseln. Und diese Logik ist zum einen, dass sich die Zeit langsamer bewegt, weil sie sich mit konstanter Geschwindigkeit bewegt, nur aufgrund der Lorentz-Transformation. Und in diesem Fall haben wir einen der Beobachter fast träge – denjenigen, der sich auf der Erde befindet. Fast träge, also diese Beschleunigungen, mit denen sich die Erde um die Sonne bewegt, die Sonne um das Zentrum der Galaxie und so weiter - das sind alles kleine Beschleunigungen, für dieses Problem kann man das sicherlich vernachlässigen. Und die zweite sollte nach Alpha Centauri fliegen. Es muss beschleunigen, verzögern, dann wieder beschleunigen, verlangsamen – das sind alles Bewegungen ohne Trägheit. Daher funktioniert eine solch naive Neuberechnung nicht sofort.

Wie lässt sich dieses Zwillingsparadoxon richtig erklären? Es ist eigentlich ganz einfach zu erklären. Um die Lebenszeit zweier Kameraden zu vergleichen, müssen sie sich begegnen. Sie müssen sich zuerst zum ersten Mal treffen, zur gleichen Zeit am selben Punkt im Raum sein, Stunden vergleichen: 0 Stunden 0 Minuten am 1. Januar 2001. Dann flieg auseinander. Einer von ihnen wird sich in eine Richtung bewegen, seine Uhr wird irgendwie ticken. Der andere wird sich anders bewegen, und seine Uhr wird auf seine eigene Weise ticken. Dann treffen sie sich wieder, kehren zum selben Punkt im Raum zurück, aber zu einem anderen Zeitpunkt in Bezug auf das Original. Gleichzeitig befinden sie sich in Bezug auf eine zusätzliche Uhr am selben Punkt. Das Wichtigste ist, dass sie jetzt Uhren vergleichen können. Der eine hatte so viel, der andere hatte so viel. Wie wird das erklärt?

Stellen Sie sich diese beiden Punkte in Raum und Zeit vor, wo sie sich im ersten Moment und im letzten Moment trafen, im Moment des Abflugs nach Alpha Centauri, im Moment der Ankunft von Alpha Centauri. Einer von ihnen bewegte sich träge, nehmen wir für das Ideal an, das heißt, er bewegte sich in einer geraden Linie. Der zweite von ihnen bewegte sich ohne Trägheit, also bewegte er sich entlang einer Art Kurve in diesem Raum und dieser Zeit – er beschleunigte, verlangsamte sich und so weiter. Eine dieser Kurven hat also die Eigenschaft der Extremalität. Es ist klar, dass unter allen möglichen Kurven in Raum und Zeit die Linie extrem ist, das heißt, sie hat eine extreme Länge. Naiv scheint es, dass sie die kleinste Länge haben sollte, denn in der Ebene hat die gerade Linie unter allen Kurven die kleinste Länge zwischen zwei Punkten. In Minkowskis Raum und Zeit ist die Metrik so angeordnet, die Methode der Längenmessung ist so angeordnet, die gerade Linie hat die längste Länge, so seltsam es auch klingen mag. Die gerade Linie ist die längste. Daher wird derjenige, der sich träge bewegte und auf der Erde blieb, einen längeren Zeitraum messen als derjenige, der nach Alpha Centauri geflogen und zurückgekehrt ist, also wird er älter sein.

Normalerweise werden solche Paradoxien erfunden, um eine bestimmte Theorie zu widerlegen. Sie werden von den Wissenschaftlern selbst erfunden, die sich mit diesem Wissenschaftsgebiet beschäftigen.

Anfangs, wenn es erscheint neue Theorie, ist es klar, dass es überhaupt niemand wahrnimmt, insbesondere wenn es einigen damals gut etablierten Daten widerspricht. Und die Leute wehren sich einfach, das ist sicher, sie kommen mit allen möglichen Gegenargumenten und so weiter. Das alles durchläuft einen schwierigen Prozess. Der Mensch kämpft darum, anerkannt zu werden. Dies ist immer mit langen Zeiträumen und viel Ärger verbunden. Es gibt solche Paradoxien.

Neben dem Zwillingsparadoxon gibt es zum Beispiel ein solches Paradoxon mit Rute und Schuppen, die sogenannte Lorentz-Längenkontraktion, die, wenn man steht und auf eine Rute schaut, die mit sehr hoher Geschwindigkeit an einem vorbeifliegt , dann sieht es kürzer aus, als es in dem Bezugssystem, in dem es ruht, tatsächlich ist. Damit ist ein Paradoxon verbunden. Stellen Sie sich einen Hangar oder einen Durchgangsschuppen vor, er hat zwei Löcher, er ist ziemlich lang, egal was passiert. Stellen Sie sich vor, dass dieser Stab auf ihn zufliegt und durch ihn hindurchfliegt. Die Scheune in ihrem Ruhesystem hat eine Länge, sagen wir 6 Meter. Der Stab in seinem Ruhesystem hat eine Länge von 10 Metern. Stellen Sie sich vor, dass ihre Annäherungsgeschwindigkeit so ist, dass die Rute im Bezugssystem der Scheune auf 6 Meter reduziert wird. Sie können diese Geschwindigkeit berechnen, aber jetzt spielt es keine Rolle, sie ist nahe genug an der Lichtgeschwindigkeit. Die Stange wurde auf 6 Meter reduziert. Das bedeutet, dass der Stab im Bezugssystem des Schuppens irgendwann vollständig in den Schuppen passt.

Ein Mensch, der in einer Scheune steht – eine Rute fliegt an ihm vorbei – sieht diese Rute irgendwann ganz in der Scheune liegen. Bewegung mit konstanter Geschwindigkeit ist dagegen relativ. Dementsprechend kann angenommen werden, dass die Rute ruht und eine Scheune darauf zufliegt. Dies bedeutet, dass sich die Scheune im Bezugssystem des Balkens zusammengezogen hat, und zwar um die gleiche Anzahl von Malen wie der Balken im Bezugssystem der Scheune. Dies bedeutet, dass im Bezugsrahmen der Stange die Scheune auf 3,6 Meter reduziert wurde. Nun gibt es im Bezugssystem der Rute keine Möglichkeit, dass die Rute in den Schuppen passt. In einen Bezugsrahmen passt es, in einen anderen Bezugsrahmen passt es nicht. Etwas Unsinn.

Es ist klar, dass eine solche Theorie nicht richtig sein kann - so scheint es auf den ersten Blick. Die Erklärung ist jedoch einfach. Wenn Sie eine Stange sehen und sagen: „Sie hat eine bestimmte Länge“, bedeutet das, dass Sie gleichzeitig ein Signal von diesem und jenem Ende der Stange erhalten. Das heißt, wenn ich sage, dass die Stange in die Scheune passt und sich mit einer gewissen Geschwindigkeit bewegt, bedeutet dies, dass das Ereignis der Koinzidenz dieses Endes der Stange mit diesem Ende der Scheune gleichzeitig mit dem Ereignis der Koinzidenz dieses Endes ist der Stange mit diesem Ende der Scheune. Diese beiden Ereignisse finden gleichzeitig im Rahmen der Scheune statt. Aber Sie haben wahrscheinlich gehört, dass in der Relativitätstheorie Gleichzeitigkeit relativ ist. Es stellt sich also heraus, dass diese beiden Ereignisse im Bezugsrahmen des Stabs nicht gleichzeitig sind. Es ist nur so, dass zuerst das rechte Ende der Stange mit dem rechten Ende des Schuppens zusammenfällt, dann fällt nach einer gewissen Zeit das linke Ende der Stange mit dem linken Ende des Schuppens zusammen. Diese Zeitspanne ist genau gleich der Zeit, in der diese 10 Meter minus 3,6 Meter mit dieser gegebenen Geschwindigkeit durch das Ende der Rute fliegen.

Meistens wird die Relativitätstheorie deshalb widerlegt, weil solche Paradoxien sehr leicht dafür erfunden werden können. Es gibt viele solcher Paradoxien. Es gibt ein solches Buch von Taylor und Wheeler "Physics of Space-Time", es ist in einer ziemlich zugänglichen Sprache für Schulkinder geschrieben, wo die überwiegende Mehrheit dieser Paradoxien analysiert und mit ziemlich einfachen Argumenten und Formeln erklärt wird, wie dies oder das Paradox wird im Rahmen der Relativitätstheorie erklärt.

Kannst du dir eine Möglichkeit vorstellen, dies jeweils zu erklären? dieser Fakt, was einfacher aussieht, als es die Relativitätstheorie vorsieht. Eine wichtige Eigenschaft der speziellen Relativitätstheorie ist jedoch, dass sie nicht jede einzelne Tatsache erklärt, sondern die Gesamtheit der Tatsachen zusammengenommen. Wenn Sie nun eine Erklärung für eine einzelne Tatsache finden, isoliert von diesem ganzen Satz, lassen Sie sie diese Tatsache Ihrer Meinung nach besser erklären als die spezielle Relativitätstheorie, aber Sie müssen immer noch überprüfen, ob sie alle anderen Tatsachen erklärt zu. Und all diese Erklärungen, die einfacher klingen, erklären in der Regel nicht alles andere. Und wir müssen uns daran erinnern, dass dies in dem Moment, in dem diese oder jene Theorie erfunden wird, wirklich eine Art psychologische, wissenschaftliche Meisterleistung ist. Weil es in diesem Moment ein, zwei oder drei Fakten gibt. Und so formuliert eine Person, basierend auf dieser ein oder drei Beobachtungen, ihre Theorie.

In diesem Moment scheint es, dass es allem bisher Bekannten widerspricht, wenn die Theorie kardinal ist. Solche Paradoxien werden erfunden, um sie zu widerlegen, und so weiter. Aber in der Regel werden diese Paradoxien erklärt, einige neue zusätzliche experimentelle Daten erscheinen, sie werden überprüft, ob sie dieser Theorie entsprechen. Auch einige Vorhersagen folgen aus der Theorie. Sie basiert auf irgendwelchen Tatsachen, sie behauptet etwas, aus dieser Aussage lässt sich etwas ableiten, erhalten, und dann kann man sagen, wenn diese Theorie wahr ist, dann muss es so und so sein. Lass uns gehen und sehen, ob es wahr ist oder nicht. So dass. Die Theorie ist also gut. Und so weiter bis ins Unendliche. Im Allgemeinen braucht es unendlich viele Experimente, um eine Theorie zu bestätigen, aber im Moment, in dem Bereich, in dem die spezielle und die allgemeine Relativitätstheorie anwendbar sind, gibt es keine Fakten, die diese Theorien widerlegen.

Der Hauptzweck des Gedankenexperiments namens "Twin Paradox" war es, die Logik und Gültigkeit der speziellen Relativitätstheorie (SRT) zu widerlegen. Erwähnenswert ist gleich, dass eigentlich von keinem Paradoxon die Rede ist und das Wort selbst in diesem Thema auftaucht, weil die Essenz des Gedankenexperiments zunächst missverstanden wurde.

Die Grundidee von SRT

Das Paradoxon (Zwillingsparadoxon) besagt, dass ein "stationärer" Beobachter die Prozesse von sich bewegenden Objekten als verlangsamend wahrnimmt. Nach derselben Theorie sind Trägheitsbezugssysteme (Koordinatensysteme, in denen die Bewegung freier Körper geradlinig und gleichmäßig erfolgt oder in Ruhe ist) relativ zueinander gleich.

Das Zwillingsparadoxon in Kürze

Unter Berücksichtigung des zweiten Postulats ergibt sich eine Inkonsistenzannahme: Um dieses Problem visuell zu lösen, wurde vorgeschlagen, die Situation mit zwei Zwillingsbrüdern zu betrachten. Einer (bedingt - ein Reisender) wird auf einen Raumflug geschickt, und der andere (ein Heimbewohner) wird auf dem Planeten Erde zurückgelassen.

Die Formulierung des Zwillingsparadoxons unter solchen Bedingungen klingt meist so: Laut dem Daheimgebliebenen läuft die Zeit auf der Uhr, die der Reisende hat, langsamer, was bedeutet, dass bei seiner Rückkehr seine (des Reisenden) Uhr wird hinterherhinken. Der Reisende hingegen sieht, dass sich die Erde relativ zu ihm bewegt (auf der sich ein Stubenhocker mit seiner Uhr befindet), und aus seiner Sicht ist es sein Bruder, der die Zeit langsamer vergeht.

In Wirklichkeit sind beide Brüder gleichberechtigt, was bedeutet, dass, wenn sie zusammen sind, die Zeit auf ihren Uhren gleich ist. Gleichzeitig ist es nach der Relativitätstheorie die Uhr des Bruder-Reisenden, die zurückfallen sollte. Eine solche Verletzung der scheinbaren Symmetrie wurde als Widersprüchlichkeit in den Bestimmungen der Theorie angesehen.

Zwillingsparadoxon aus Einsteins Relativitätstheorie

1905 leitete Albert Einstein ein Theorem ab, das besagt, dass, wenn sich zwei miteinander synchronisierte Uhren am Punkt A befinden, eine von ihnen entlang einer gekrümmten geschlossenen Bahn mit konstanter Geschwindigkeit bewegt werden kann, bis sie wieder den Punkt A erreichen (und auf diesem zum Beispiel t Sekunden), aber zum Zeitpunkt der Ankunft zeigen sie weniger Zeit an als die Uhr, die bewegungslos geblieben ist.

Sechs Jahre später verlieh Paul Langevin dieser Theorie den Status eines Paradoxons. „Verpackt“ in eine visuelle Geschichte, gewann es bald auch unter Menschen weit von der Wissenschaft an Popularität. Laut Langevin selbst waren die Widersprüche in der Theorie darauf zurückzuführen, dass sich der Reisende bei seiner Rückkehr zur Erde mit beschleunigter Geschwindigkeit bewegte.

Zwei Jahre später stellte Max von Laue eine Version vor, wonach nicht die Beschleunigungsmomente eines Objekts von Bedeutung seien, sondern die Tatsache, dass es in einen anderen Trägheitsbezugsrahmen fällt, wenn es sich auf der Erde befindet.

1918 schließlich gelang es Einstein selbst, das Paradoxon zweier Zwillinge durch den Einfluss des Gravitationsfeldes auf den Lauf der Zeit zu erklären.

Erklärung des Paradoxons

Das Zwillingsparadoxon hat eine ziemlich einfache Erklärung: Die anfängliche Annahme der Gleichheit zwischen den beiden Bezugsrahmen ist falsch. Der Reisende blieb nicht die ganze Zeit im Trägheitsbezugssystem (dasselbe gilt für die Geschichte mit der Uhr).

Infolgedessen waren viele der Meinung, dass die spezielle Relativitätstheorie nicht verwendet werden könne, um das Zwillingsparadoxon korrekt zu formulieren, da sonst inkompatible Vorhersagen resultieren würden.

Alles wurde gelöst, als es erstellt wurde, es gab eine genaue Lösung für das bestehende Problem und konnte bestätigen, dass von einem Paar synchronisierter Uhren diejenigen, die in Bewegung waren, hinterherhinken würden. So erhielt die anfänglich paradoxe Aufgabe den Status einer gewöhnlichen.

umstrittene Punkte

Es gibt Annahmen, dass der Moment der Beschleunigung signifikant genug ist, um die Geschwindigkeit der Uhr zu ändern. Aber während zahlreicher experimentelle Kontrollen es wurde bewiesen, dass sich die Zeit unter Beschleunigung weder beschleunigt noch verlangsamt.

Infolgedessen zeigt der Abschnitt der Flugbahn, auf dem einer der Brüder beschleunigte, nur eine gewisse Asymmetrie, die zwischen dem Reisenden und dem Stubenhocker auftritt.

Aber diese Aussage kann nicht erklären, warum sich die Zeit für ein sich bewegendes Objekt verlangsamt und nicht für etwas, das in Ruhe bleibt.

Überprüfung durch die Praxis

Die Formeln und Theoreme beschreiben das Zwillingsparadoxon genau, aber dies ist für eine inkompetente Person ziemlich schwierig. Für diejenigen, die eher der Praxis als theoretischen Berechnungen vertrauen, wurden zahlreiche Experimente durchgeführt, deren Zweck es war, die Relativitätstheorie zu beweisen oder zu widerlegen.

In einem Fall kamen sie zum Einsatz, sie sind extrem genau und benötigen für eine minimale Desynchronisation mehr als eine Million Jahre. In einem Passagierflugzeug platziert, umkreisten sie mehrmals die Erde und zeigten dann einen deutlichen Rückstand gegenüber den Uhren, die nirgendwohin flogen. Und das trotz der Tatsache, dass die Bewegungsgeschwindigkeit des ersten Exemplars der Uhr alles andere als Licht war.

Ein weiteres Beispiel: Die Lebensdauer von Myonen (schweren Elektronen) ist länger. Diese Elementarteilchen sind mehrere hundert Mal schwerer als gewöhnliche Teilchen, haben eine negative Ladung und entstehen in der oberen Schicht der Erdatmosphäre durch die Einwirkung kosmischer Strahlung. Die Geschwindigkeit ihrer Bewegung in Richtung Erde ist nur geringfügig geringer als die Lichtgeschwindigkeit. Mit ihrer wahren Lebensdauer (2 Mikrosekunden) wären sie zerfallen, bevor sie die Oberfläche des Planeten berührten. Aber während des Fluges leben sie 15-mal länger (30 Mikrosekunden) und erreichen trotzdem das Ziel.

Die physikalische Ursache des Paradoxons und der Austausch von Signalen

Die Physik erklärt auch das Zwillingsparadoxon in einer zugänglicheren Sprache. Während des Fluges befinden sich die beiden Zwillingsbrüder außer Reichweite und können praktisch nicht sicherstellen, dass ihre Uhren synchron laufen. Es ist möglich, genau zu bestimmen, wie stark sich die Uhren des Reisenden verlangsamen, wenn wir die Signale analysieren, die sie sich gegenseitig senden. Dies sind herkömmliche Signale der "genauen Zeit", ausgedrückt als Lichtimpulse oder Videoübertragung des Zifferblatts.

Sie müssen verstehen, dass das Signal nicht in der Gegenwart übertragen wird, sondern bereits in der Vergangenheit, da sich das Signal mit einer bestimmten Geschwindigkeit ausbreitet und eine bestimmte Zeit benötigt, um von der Quelle zum Empfänger zu gelangen.

Es ist möglich, das Ergebnis des Signaldialogs nur unter Berücksichtigung des Dopplereffekts richtig zu bewerten: Wenn sich die Quelle vom Empfänger entfernt, nimmt die Signalfrequenz ab, und wenn sie sich nähert, steigt sie an.

Formulierung einer Erklärung in paradoxen Situationen

Es gibt zwei Möglichkeiten, die Paradoxien dieser Zwillingsgeschichten zu erklären:

Sorgfältige Prüfung bestehender logischer Konstruktionen auf Widersprüche und Identifizierung logischer Fehler in der Argumentationskette.
Durchführung detaillierter Berechnungen, um die Tatsache der Zeitverzögerung aus der Sicht jedes einzelnen Bruders zu beurteilen.

Die erste Gruppe umfasst Berechnungsausdrücke, die auf SRT basieren und in eingeschrieben sind. Hier versteht es sich, dass die mit der Bewegungsbeschleunigung verbundenen Momente im Verhältnis zur gesamten Fluglänge so klein sind, dass sie vernachlässigt werden können. In einigen Fällen können sie ein drittes Trägheitsbezugssystem einführen, das sich in Bezug auf den Reisenden in die entgegengesetzte Richtung bewegt und verwendet wird, um Daten von seiner Uhr zur Erde zu übertragen.

Die zweite Gruppe umfasst Berechnungen, die unter Berücksichtigung der Tatsache erstellt wurden, dass Momente beschleunigter Bewegung immer noch vorhanden sind. Diese Gruppe selbst ist ebenfalls in zwei Untergruppen unterteilt: Die eine verwendet die Gravitationstheorie (GR), die andere nicht. Wenn es sich um die allgemeine Relativitätstheorie handelt, versteht es sich, dass das Gravitationsfeld in der Gleichung erscheint, die der Beschleunigung des Systems entspricht, und die Änderung der Zeitgeschwindigkeit berücksichtigt wird.

Abschluss

Alle Diskussionen im Zusammenhang mit eingebildetes Paradoxon, sind nur dem Schein geschuldet logischer Irrtum. Wie auch immer die Bedingungen des Problems formuliert sind, es ist unmöglich sicherzustellen, dass sich die Brüder in völlig symmetrischen Bedingungen befinden. Es ist wichtig zu berücksichtigen, dass sich die Zeit gerade auf bewegten Uhren verlangsamt, die einen Wechsel der Bezugssysteme durchlaufen mussten, denn die Gleichzeitigkeit von Ereignissen ist relativ.

Um zu berechnen, wie viel Zeit sich aus der Sicht der Brüder verlangsamt hat, gibt es zwei Möglichkeiten: mit den einfachsten Aktionen im Rahmen der speziellen Relativitätstheorie oder mit dem Fokus auf nicht-träge Bezugsrahmen. Die Ergebnisse beider Berechnungsketten können einvernehmlich vereinbart werden und dienen gleichermaßen der Bestätigung, dass die Zeit auf einer sich bewegenden Uhr langsamer vergeht.

Auf dieser Grundlage ist davon auszugehen, dass bei der Übertragung des Gedankenexperimentes auf die Realität der Stubenhocker tatsächlich schneller alt wird als der Reisende.

Lassen Sie uns zuerst herausfinden, wer Zwillinge und wer Zwillinge sind. Beide werden fast gleichzeitig von derselben Mutter geboren. Aber wenn Zwillinge unterschiedliche Größen, Gewichte, Gesichtszüge und Charakter haben können, dann sind die Zwillinge fast nicht zu unterscheiden. Und dafür gibt es eine streng wissenschaftliche Erklärung.

Tatsache ist, dass der Befruchtungsprozess bei der Geburt von Zwillingen auf zwei Arten ablaufen kann: Entweder befruchteten zwei Spermien das Ei gleichzeitig, oder das bereits befruchtete Ei wurde in zwei Teile geteilt, und jede seiner Hälften begann sich zu einem zu entwickeln unabhängiger Fötus. Im ersten Fall, der nicht schwer zu erraten ist, werden Zwillinge geboren, die sich voneinander unterscheiden, im zweiten - eineiige Zwillinge, die einander absolut ähnlich sind. Und obwohl diese Tatsachen den Wissenschaftlern seit langem bekannt sind, sind die Gründe, die das Auftreten von Zwillingen hervorrufen, noch nicht vollständig geklärt.

Es wurde zwar beobachtet, dass jeder Stresseffekt zu einer spontanen Teilung des Eies und dem Auftreten von zwei identischen Embryonen führen kann. Dies erklärt die Zunahme der Zahl der Zwillingsgeburten in Kriegszeiten oder Epidemien, wenn der Körper einer Frau Erfahrungen macht ständige Angst. Darüber hinaus wirken sich die geologischen Besonderheiten des Gebiets auch auf die Statistik der Zwillinge aus. Sie werden zum Beispiel häufiger an Orten mit erhöhter biopathogener Aktivität oder in Gebieten mit Erzvorkommen geboren...

Viele Menschen beschreiben ein vages, aber ständiges Gefühl, dass sie einmal einen verschwundenen Zwilling hatten. Forscher finden diese Aussage gar nicht so seltsam, wie sie auf den ersten Blick erscheinen mag. Es ist inzwischen erwiesen, dass bei der Empfängnis viel mehr Zwillinge entstehen – sowohl eineiige als auch nur Zwillinge – als auf die Welt kommen. Forscher schätzen, dass 25 bis 85 % der Schwangerschaften mit zwei Embryonen beginnen, aber mit einem enden.

Hier sind nur zwei von Hunderten und Tausenden von Ärzten bekannten Beispielen, die diese Schlussfolgerung bestätigen ...

Der 30-jährige Maurice Tomkins, der über häufige Kopfschmerzen klagte, erhielt eine enttäuschende Diagnose: ein Gehirntumor. Es wurde beschlossen, die Operation durchzuführen. Als der Tumor geöffnet wurde, waren die Chirurgen sprachlos: Es stellte sich heraus, dass es sich nicht um einen bösartigen Tumor handelte, wie zuvor angenommen, sondern nicht um die resorbierten Überreste des Körpers des Zwillingsbruders. Dies wurde durch die im Gehirn gefundenen Haare, Knochen und Muskelgewebe belegt ...

Eine ähnliche Formation, nur in der Leber, wurde bei einem neunjährigen Schulmädchen aus der Ukraine gefunden. Als der fußballgroß gewordene Tumor aufgeschnitten wurde, bot sich den überraschten Ärzten ein schreckliches Bild: Knochen, lange Haare, Zähne, Knorpel, Fettgewebe, Hautfetzen ragten heraus innen ...

Dass ein erheblicher Teil der befruchteten Eizellen tatsächlich mit zwei Embryonen ihre Entwicklung beginnt, wurde auch durch Ultraschalluntersuchungen des Schwangerschaftsverlaufs bei Dutzenden und Hunderten von Frauen bestätigt. So berichtete der amerikanische Arzt Lewis Helman 1973, dass von 140 von ihm untersuchten riskanten Schwangerschaften 22 mit zwei Embryonalbeuteln begannen – 25 % mehr als erwartet. 1976 veröffentlichte Dr. Salvator Levy von der Universität Brüssel seine erschreckende Statistik über Ultraschalluntersuchungen von 7.000 schwangeren Frauen. Beobachtungen in den ersten 10 Schwangerschaftswochen zeigten, dass in 71 % der Fälle zwei Embryonen vorhanden waren, aber nur ein Kind geboren wurde. Laut Levy verschwand der zweite Fötus normalerweise bis zum dritten Schwangerschaftsmonat spurlos. In den meisten Fällen, glaubt der Wissenschaftler, wird es vom Körper der Mutter aufgenommen. Einige Wissenschaftler haben vorgeschlagen, dass dies der natürliche Weg sein könnte, einen geschädigten Fötus zu entfernen und dadurch einen gesunden zu erhalten.

Anhänger einer anderen Hypothese erklären dieses Phänomen damit, dass Mehrlingsschwangerschaften in der Natur aller Säugetiere liegen. Aber bei großen Vertretern der Klasse wird es aufgrund der Tatsache, dass sie größere Jungen gebären, im Stadium der Embryonenbildung zu einem Singleton. Wissenschaftler gingen in ihren theoretischen Konstruktionen sogar noch weiter, die Folgendes feststellten: „Ja, tatsächlich, eine befruchtete Eizelle bildet immer zwei Embryonen, von denen nur einer, der stärkste, überlebt. Aber der andere Embryo löst sich überhaupt nicht auf, sondern wird von ihrem überlebenden Bruder aufgenommen. Das heißt, in den ersten Stadien der Schwangerschaft findet im Mutterleib einer Frau ein echter embryonaler Kannibalismus statt. Das Hauptargument für diese Hypothese ist die Tatsache, dass Zwillingsembryonen in den frühen Stadien der Schwangerschaft viel häufiger fixiert werden als in späteren Perioden. Früher dachte man, dies seien frühe Diagnosefehler. Nach den obigen Tatsachen zu urteilen, ist diese Diskrepanz in den statistischen Daten nun vollständig erklärt.

Manchmal macht sich der fehlende Zwilling ganz schön bemerkbar ursprünglicher Weg. Als Patricia McDonell aus England schwanger wurde, erfuhr sie, dass sie nicht eine Blutgruppe hatte, sondern zwei: 7 % Blutgruppe A und 93 % - Blutgruppe 0. Die Blutgruppe A gehörte ihr. Aber das meiste Blut, das durch Patricias Körper zirkulierte, stammte von dem ungeborenen Zwillingsbruder, den sie im Mutterleib aufgenommen hatte. Jahrzehnte später produzierten seine Überreste jedoch weiterhin ihr Blut.

Zwillinge im Erwachsenenalter zeigen viele merkwürdige Merkmale. Sie können dies im folgenden Beispiel überprüfen.

Die „Jima-Zwillinge“ wurden unmittelbar nach der Geburt getrennt, wuchsen getrennt auf und wurden zur Sensation, als sie zueinander fanden. Beide hießen gleich, beide waren mit Frauen namens Linda verheiratet, von denen sie sich scheiden ließen. Als beide ein zweites Mal heirateten, trugen auch ihre Frauen denselben Namen – Betty. Jeder hatte einen Hund namens Toy. Beide arbeiteten als Sheriff-Vertreter sowie bei McDonald's und an Tankstellen. Sie verbrachten ihre Ferien am Strand von St. Petersburg (Florida) und fuhren einen Chevrolet. Beide kauten an ihren Nägeln, tranken Miller-Bier und stellten weiße Bänke neben einem Baum in ihren Gärten auf.

Der Psychologe Thomas J. Bochard, Jr. widmete sein Leben den Ähnlichkeiten und Unterschieden im Verhalten von Zwillingen. Aufgrund von Beobachtungen an Zwillingen, die von früher Kindheit an in verschiedenen Familien und in unterschiedlichen Umgebungen aufgewachsen sind, kam er zu dem Schluss, dass die Vererbung eine viel größere Rolle spielt. große Rolle als bisher angenommen, in der Ausbildung von Persönlichkeitsmerkmalen, ihrem Intellekt und ihrer Psyche, in der Anfälligkeit für bestimmte Krankheiten. Viele der von ihm untersuchten Zwillinge zeigten trotz der erheblichen Unterschiede in der Erziehung sehr ähnliche Verhaltensmerkmale.

So wurden beispielsweise Jack Youf und Oscar Storch, geboren 1933 in Trinidad, unmittelbar nach ihrer Geburt getrennt. Sie trafen sich nur einmal in ihren frühen 20ern. Sie waren 45 Jahre alt, als sie sich 1979 bei Bochard wiedersahen. Beide trugen Schnurrbärte, dazu passende dünne Metallbrillen und blaue Hemden mit doppelten Taschen und Schulterklappen. Oskar, von einer deutschen Mutter und ihrer Familie katholisch erzogen, trat während der Nazizeit der Hitlerjugend bei. Jack wuchs in Trinidad bei einem jüdischen Vater auf und lebte später in Israel, wo er in einem Kibbuz arbeitete und in der israelischen Marine diente. Jack und Oscar entdeckten, dass sie trotz ihrer unterschiedlichen Lebensumstände die gleichen Gewohnheiten teilen. Beide lasen zum Beispiel gerne im Fahrstuhl laut vor, nur um zu sehen, wie andere reagieren würden. Beide lasen Zeitschriften von hinten nach vorne, hatten ein strenges Gemüt, trugen ein Gummiband um die Handgelenke und spülten die Toilette, bevor sie sie benutzten. Ein auffallend ähnliches Verhalten wurde von anderen untersuchten Zwillingspaaren gezeigt. Bridget Harrison und Dorothy Lowe, 1945 geboren und im Alter von einer Woche getrennt, kamen mit Uhren und Armbändern einerseits, zwei Armbändern und sieben Ringen andererseits zu Bochard. Später wurde bekannt, dass jede der Schwestern eine Katze namens Tiger hat, dass Dorothys Sohn Richard Andrew heißt und Bridgets Sohn Andrew Richard. Aber noch beeindruckender war die Tatsache, dass beide mit fünfzehn Jahren ein Tagebuch führten und dann fast gleichzeitig diese Tätigkeit aufgaben. Ihre Tagebücher waren von der gleichen Art und Farbe. Obwohl der Inhalt der Aufzeichnungen unterschiedlich war, wurden sie außerdem an denselben Tagen aufgezeichnet oder übersprungen. Bei der Beantwortung von Fragen von Psychologen beendeten viele Paare ihre Antworten zur gleichen Zeit und machten oft die gleichen Fehler bei der Beantwortung von Fragen. Die Studien zeigten die Ähnlichkeit der Zwillinge in der Art zu sprechen, zu gestikulieren, sich zu bewegen. Es wurde auch festgestellt, dass eineiige Zwillinge sogar gleich schlafen und ihre Schlafphasen zusammenfallen. Es wird davon ausgegangen, dass sie die gleichen Krankheiten entwickeln können.

Diese Studie über Zwillinge kann mit den Worten von Luigi Geld vervollständigt werden, der sagte: „Wenn der eine ein Loch im Zahn hat, dann hat der andere es im selben Zahn oder wird bald erscheinen.“

Willst du alle mit deiner Jugend überraschen? Begeben Sie sich auf einen langen Weltraumflug! Obwohl, wenn Sie zurückkehren, wird es höchstwahrscheinlich niemanden geben, der überrascht werden könnte ...

Analysieren wir die Geschichte zwei Zwillingsbrüder.
Einer von ihnen - ein "Reisender" geht auf einen Raumflug (wo die Geschwindigkeit von Raketen fast Licht ist), der zweite - ein "Homebody" bleibt auf der Erde. Und was ist die Frage? - im Alter von Brüdern!
Bleiben sie nach der Raumfahrt gleich alt oder wird einer von ihnen (und wer genau) älter?

Zurück im Jahr 1905, Albert Einstein in Spezielle Theorie Relativitätstheorie (SRT) wurde formuliert relativistischer Zeitdilatationseffekt, wonach Uhren, die sich relativ zu einem inertialen Bezugssystem bewegen, langsamer laufen als stationäre Uhren und einen kürzeren Zeitabstand zwischen Ereignissen aufweisen. Darüber hinaus macht sich diese Verlangsamung bei nahezu Lichtgeschwindigkeit bemerkbar.

Nach der Nominierung der SRT durch Einstein formulierte der französische Physiker Paul Langevin "Zwillingsparadoxon" (oder auch "Uhrenparadoxon"). Das Zwillingsparadoxon (auch „Uhrenparadoxon“) ist ein Gedankenexperiment, mit dem sie versuchten, die Widersprüche zu erklären, die in der SRT auftraten.

Also zurück zu den Zwillingsbrüdern!

Es sollte dem Stubenhocker vorkommen, dass die Uhr des sich bewegenden Reisenden einen langsamen Zeitablauf hat, daher sollte sie bei der Rückkehr hinter der Uhr des Stubenhockers zurückbleiben.
Und andererseits bewegt sich die Erde relativ zum Reisenden, also glaubt er, dass die Uhr des Stubenhockers zurückfallen sollte.

Aber beide Brüder können nicht gleichzeitig einer älter sein als der andere!
Hier liegt das Paradoxon...

Aus Sicht des zum Zeitpunkt der Entstehung bestehenden „Zwillingsparadoxons“ ergab sich in dieser Situation ein Widerspruch.

Das Paradoxon als solches existiert jedoch nicht wirklich, da Wir müssen uns daran erinnern, dass die SRT eine Theorie für Trägheitsbezugssysteme ist! Ah, der Bezugsrahmen für mindestens einen der Zwillinge war nicht träge!

In den Stadien der Beschleunigung, Verzögerung oder Wende erfuhr der Reisende Beschleunigungen, und daher in diesen Momenten die Bestimmungen der SRT sind nicht anwendbar.

Hier müssen Sie verwenden Allgemeine Relativitätstheorie, wo durch Berechnungen bewiesen wird, dass:

Lass 'uns zurück gehen, zur Frage der Verlangsamung der Flugzeit!
Wenn Licht einen beliebigen Weg in der Zeit t zurücklegt.
Dann beträgt die Flugdauer des Schiffes für den "Homebody" T = 2vt / s

Und für den „Reisenden“ auf dem Raumschiff nimmt seine Uhr (basierend auf der Lorentz-Transformation) nur To=T mal die Quadratwurzel von (1-v2/c2)
Als Ergebnis werden Berechnungen (in der allgemeinen Relativitätstheorie) der Größe der Zeitdilatation von der Position jedes Bruders dies zeigen Bruder-Reisender wird jünger sein als sein Bruder-Hausmann.

Beispielsweise können Sie im Kopf den Flug zum Sternensystem Alpha Centauri berechnen, das 4,3 Lichtjahre von der Erde entfernt ist (ein Lichtjahr ist die Entfernung, die das Licht in einem Jahr zurücklegt). Lass die Zeit in Jahren und Entfernungen in Lichtjahren messen.

Auf halbem Weg lassen Raumschiff bewegt sich mit einer Beschleunigung nahe der Beschleunigung des freien Falls und verlangsamt die andere Hälfte mit der gleichen Beschleunigung. Auf dem Rückweg wiederholt das Schiff die Beschleunigungs- und Verzögerungsphasen.

In dieser Situation Die Flugzeit im Bezugssystem der Erde beträgt etwa 12 Jahre, während laut Schiffsuhr 7,3 Jahre vergehen werden. Die Höchstgeschwindigkeit des Schiffes wird 0,95 der Lichtgeschwindigkeit erreichen.

In 64 Jahren Eigenzeit das Raumschiff mit einer ähnlichen Beschleunigung kann man zur Andromeda-Galaxie reisen (hin und zurück). Auf der Erde werden während eines solchen Fluges etwa 5 Millionen Jahre vergehen.

Die Argumentation hinter der Geschichte der Zwillinge führt nur zu einem scheinbaren logischen Widerspruch. Bei jeder Formulierung des „Paradoxons“ gibt es keine vollständige Symmetrie zwischen den Brüdern.

Die Relativität der Gleichzeitigkeit von Ereignissen spielt eine wichtige Rolle, um zu verstehen, warum sich die Zeit gerade für einen Reisenden verlangsamt, der seinen Bezugsrahmen geändert hat.

Bereits durchgeführte Experimente zur Verlängerung der Lebensdauer von Elementarteilchen und zur Verlangsamung der Uhr während ihrer Bewegung bestätigen die Relativitätstheorie.

Dies lässt vermuten, dass die in der Geschichte der Zwillinge beschriebene Zeitdilatation auch bei der tatsächlichen Umsetzung dieses Gedankenexperiments auftreten wird.