"Paradoks bliźniąt", to nie paradoks

Dodał(a): Marek Berezowski
2011-12-05 08:52
Odsłon: 832
Komentarzy: 2

Tagi:

Gdy dwaj osobnicy przemieszczają się względem siebie z dużą prędkością każdy z nich powie, że wolniej starzeje się osobnik przez niego obserwowany. Paradoks? Co stwierdzą, gdy się spotkają?

Załóżmy, że dwóch pasażerów, A i B, znajduje się w dwóch różnych pociągach przemieszczających się względem siebie ze stałą prędkością. Pasażer A powie, że jego pociąg stoi w miejscu, natomiast porusza się pociąg z pasażerem B. Analogicznie zareaguje pasażer B i powie, że to jego pociąg stoi w miejscu, natomiast porusza się pociąg z pasażerem A. Który z nich ma rację? Obaj. Ruch jednostajny jest bowiem zjawiskiem względnym.

Jeżeli jednak pasażer B zdecydowałby się przeskoczyć do A, musiałby przyjąć warunki tam panujące i uznać, że to pociąg A stoi w miejscu. I odwrotnie, gdyby pasażer A zdecydował się przeskoczyć do B, musiałby przyjąć tamtejsze warunki i uznać, że to pociąg B stoi w miejscu. Nie ma tu żadnej sprzeczności, ani paradoksu.

Załóżmy, że nasi pasażerowie, to bliźniacy, którzy pewnego dnia postanowili, że B wyruszy w kosmiczną podróż z szybkością 99.5 proc. prędkości światła. Po 10 latach, jakie upłynęły na Ziemi, bliźniak A, który pozostał w domu, uznałby, że jego brat B jest nadal niemowlakiem, bo ma dopiero roczek.
A jak odczułby tę rozłąkę bliźniak B? Przede wszystkim uznałby, że to nie on, ale A oddala się od niego z szybkością 99.5 proc. prędkości światła i wobec tego, to nie on, ale jego brat starzeje się wolniej. W swoje dziesiąte urodziny powiedziałby zatem, że brat A skończył zaledwie roczek. Który z nich ma rację? Obaj, podobnie jak w przykładzie z pociągami. Upływ czasu jest bowiem zjawiskiem względnym [1], [2].

Jeśli jednak B zdecydowałby się wrócić do brata, musiałby przyjąć warunki tam panujące i uznać, że to Ziemia stoi w miejscu, natomiast opuszczona przez niego rakieta oddala się z dużą szybkością. W konsekwencji musiałby także stwierdzić, że to jego brat A postarzał się o 10 lat, podczas gdy on zaledwie o rok.

I odwrotnie, gdyby A zdecydował się dogonić brata, musiałby przyjąć warunki panujące w rakiecie i stwierdzić, że stoi ona w miejscu, natomiast opuszczona przez niego Ziemia oddala się z dużą szybkością. W konsekwencji musiałby także stwierdzić, że to jego brat B postarzał się o 10 lat, podczas gdy on zaledwie o rok. Przykład ten nazywany jest „paradoksem bliźniąt”, choć – podobnie jak przykład z pociągami – żadnym paradoksem nie jest.

Reguła jest zatem klarowna i prosta: gdy osobnicy znajdują się w różnych układach odniesienia, ich subiektywne odczucia mogą być różne. Gdy ci sami osobnicy znajdą się w jednym układzie, wówczas dla obu obowiązują te same warunki, z tym, że nie zmieniają się one dla osobnika, który nie opuścił swojego układu. Zmieniają się natomiast dla osobnika, który zmienił układ [3]. Obrazowo można powiedzieć, że gdy wjeżdżamy do obcego kraju, obowiązują nas prawa w tym kraju panujące, a nie odwrotnie, tzn. nie zmieniają się prawa danego kraju tylko dlatego, że do niego przybyliśmy.

Rozważmy teraz skrajny przypadek, gdy obaj bracia poruszają się względem siebie z prędkością równą prędkości światła. Wówczas A uznałby, że jego brat B w ogóle się nie starzeje i odwrotnie, B uznałby, że jego brat A w ogóle się nie starzeje [1]. Przykład ten daje ciekawą sytuację podczas spotkania obu braci.

Zobacz także: