Парадокс близнят

Парадокс близнят — суперечлива на перший погляд задача з теорії відносності.

Парадокс сформулював 1911 року Поль Ланжевен. Розв'язок опублікував 1918 року Альберт Ейнштейн

Формулювання

Один із двох близнюків вирушає в космічну подорож до далекої зорі, рухаючись зі швидкістю, близькою до швидкості світла, а потім повертається. Через те, що час у пов'язаній із космічним кораблем системі відліку йде повільніше, ніж у системі, пов'язаній із Землею, то його брат постарів набагато більше, ніж він сам.

Час у системі корабля (${\displaystyle \Delta t}$) визначається формулою:

${\displaystyle \Delta t=\Delta t_{0}{\sqrt {1-{\frac {v^{2}}{c^{2}}}}}}$, де

• ${\displaystyle \Delta t_{0}}$ — час на Землі,
• v — швидкість руху корабля,
• c — швидкість світла.

Для ${\displaystyle v\approx c}$ час у системі корабля малий (${\displaystyle \Delta t\ll \Delta t_{0}}$).

З іншого боку, мандрівник може вважати, що сам залишався непорушним, а Земля спочатку віддалилася від нього, а потім повернулася. Тоді, з його погляду, саме його брат здійснив мандрівку майже зі світловою швидкістю, а, отже, саме його брат повинен залишитися набагато молодшим.

Цей зв'язок можна пояснити як квантову заплутаність. Як пояснив би Нільс Бор, «будь-які два предмети, які створені в один час, можуть впливати один на одного». Тому зв'язок між близнюками можна назвати квантовим^[].

Розв'язок

У межах спеціальної теорії відносності (СТВ) розв'язати парадокс неможливо.
Однак, парадокс має пояснення в межах загальної теорії відносності (ЗТВ). Слід врахувати, що тільки один з братів рухався з прискоренням (отже, ситуація не симетрична). Саме мандрівник і має залишитися молодшим від свого брата, який перебував в інерційній системі відліку.

Перший експеримент, що мав підтвердити відповідний ефект, було поставлено 1971 року. У межах похибки вимірів передбачення ЗТВ було підтверджено. Подібні експерименти (з дедалі вищою точністю) також підтвердили правильність розрахунків (з точністю 0,01 %).

Див. також

• Експеримент Хафеле — Кітінга

Джерела

1. Einstein, A. (29 листопада 1918). Dialog über Einwände gegen die Relativitätstheorie. Die Naturwissenschaften. 48: 697—702.
2. Парадокс близнят // Астрономічний енциклопедичний словник / за заг. ред. І. А. Климишина та А. О. Корсунь. — Львів : Голов. астроном. обсерваторія НАН України : Львів. нац. ун-т ім. Івана Франка, 2003. — С. 340. — .
3. Around - the world atomic clocks: Predicted relativistic time gains. Science. 177: 166. 1972. {{}}: |first= з пропущеним |last= () (англ.)
4. Around - the world atomic clocks: Observed relativistic time gains. Science. 177: 168. 1972. {{}}: |first= з пропущеним |last= () (англ.)

Посилання

• М.В.Сажин. 4.Эксперименты по ОТО. У Рецензенты: др. физ. мат. наук В.Е.Жаров, др. физ. мат. наук К.В. Куимов. (ред.). Теория относительности для астрономов (російською) . Москва.: Государственный Астрономический Институт им. П.К.Штернберга. {{}}: Cite має пусті невідомі параметри: |пубрік=, |пубдата=, |авторлінк= та |посилання= ()