Twins Paradox | Παράδοξο διδύμων

Θα μπορούσαμε να κάνουμε ένα πείραμα κάτω από ελεγχόμενες συνθήκες με δύο δίδυμους αδερφούς, τον Σταμάτη και τον Γρηγόρη.

Ο Γρηγόρης μπαίνει σ’ ένα διαστημόπλοιο το έτος 2018 και ταξιδεύει σ’ ένα μακρινό αστέρι που απέχει  περίπου 30 έτη φωτός από την Γή με ταχύτητα πολύ κοντά σ’ εκείνη του φωτός. Αφού φτάσει στον αστέρα δεν συναντάει κανέναν και επιστρέφει αμέσως στη Γη με την ίδια ακριβώς ταχύτητα.

Στην επιστροφή όμως μένει έκπληκτος με τις αλλαγές που βλέπει γύρω του. Τα πάντα  γύρω του έχουν αλλάξει, το χωριό του, τα αυτοκίνητα, ο τρόπος ζωής των ανθρώπων ότι και να δει είναι διαφορετικό.

 Η μεγαλύτερη έκπληξη όμως τον περιμένει όταν συναντάει τον Σταμάτη. Αντί να δει ένα παλικάρι 35 ετών βλέπει έναν παππού με παιδιά και εγγόνια στην ηλικία που είχε όταν ξεκίνησε το ταξίδι του!

Ο Γρηγόρης από την άλλη έχει μεγαλώσει μόνο κατά 5 έτη λόγω ότι οι υψηλές ταχύτητες επιβράδυναν τις βιολογικές του λειτουργίες.

Ο Γρηγόρης και ο Σταμάτης κοιταζόντουσαν και προσπαθούσαν να καταλάβουν τι ακριβώς γίνεται. Μάταια Βέβαια!!!

Τι λέει όμως η επιστήμη;

Θα μπορούσαμε εύκολα να αναρωτηθούμε ότι αυτός που ταξίδευε με την ταχύτητα του φωτός, αυτός θα είχε μεγαλώσει και λιγότερο.

Στο σύστημα αναφοράς του Σταμάτη αυτός έμεινε στη Γη ενώ ο Γρηγόρης έφυγε για  ταξίδι με τον πύραυλο.

Απ’ την άλλη πλευρά κάποιος άλλος από αλλού μπορεί να πει ότι ο Σταμάτης μαζί με τη Γη ταξίδεψε με την προαναφερθείσα ταχύτητα και κατόπιν επέστρεψαν.

Ακριβώς αυτό είναι το φαινομενικά παράδοξο.

Για να το λύσουμε πρέπει να επιστήσουμε την προσοχή μας στο γεγονός ότι, το σύστημα αναφοράς του Γρηγόρη αλλάζει κατάσταση από την αδράνεια δύο φόρες, μια φορά στο πήγαινε και μια φορά στην επιστροφή του ταξιδιού, ενώ το σύστημά αναφοράς του Σταμάτη είναι συνεχώς αδρανειακό, δηλ δεν αλλάζει η κινητική του κατάσταση.

Το παράδοξο των διδύμων  εξηγείται με την ειδική θεωρία της σχετικότητας και το φαινόμενο είναι αποτέλεσμα της διαστολής το χρόνου.

Διαστέλλεται στα αλήθεια ο χρόνος είναι δυνατόν το παραπάνω πείραμα να συμβεί;

Σε πειράματα που πραγματοποιήθηκαν στο CERΝ, σωματίδια που ονομάζονται μιόνια τέθηκαν σε κυκλική κίνηση στο εσωτερικό ενός μικρού επιταχυντή, με σκοπό να ελεγχθεί με υψηλή ακρίβεια η εξίσωση του Einstein για τη διαστολή του χρόνου.

Τα μιόνια είναι ασταθή σωματίδια και διασπώνται με γνωστό χρόνο ημι-ζωής.

Η διάσπαση ενός μιονίου που βρίσκεται πάνω στο τραπέζι σας θα απαιτούσε κατά μέσο όρο, περίπου 2 εκατομμυριοστά του δευτερολέπτου.

 Όμως όταν τα μιόνια κινήθηκαν στο εσωτερικό του επιταχυντή με 99,7% της ταχύτητας του φωτός, η μέση διάρκεια ζωής τους αυξήθηκε κατά δώδεκα φορές.

Author: Φωτακίδης Χρήστος

Physics Teacher-Blogger

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out /  Change )

Google photo

You are commenting using your Google account. Log Out /  Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out /  Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out /  Change )

Connecting to %s