پارادوکس دوقلوها

نوشته شده توسط:کیوان فیض مرندی در چالشهای فیزیک » سفر در زمان | ۰۸ فروردین ۱۳۹۴ - ۰۲:۳۲ | ۰ دیدگاه

مقاله تهیه شده درباره ی پارادوکس دوقلوها میباشد و در رابطه با سرنوشت یک خواهر و برادر دوقلو هست که در قرن ۳۰ ام میلادی خواهند آمد و چگونگی جوان ماندن جسیکا نسبت به جیسون درباره پارادوکس دوقلوها می باشد.

یکی از آسانترین راه هایی که نسلهای آینده می توانند از آن طریق به آینده سفر کنند حرکت با موشک های سریع است.اگر نوادگان ما بتوانند موتورهایی طراحی کنند که بتوانند سرعت را تا کسر قابل توجهی از سرعت نور برسانند باتوجه به پیش بینی های نظریه نسبیت هرکسی که سرنشین این موشک تندرو باشد دیرتر از کسانی که برروی زمین اند پیر میشود.

یک دوقلو به نام های جیسون و جسیکا را درنظر بگیرید که هردو در آستانه 20 سالگی خود قرار دارند.

(به طور مثال در سال 3000)

جسیکا تصمیم می گیرد که تولد خود را با دیداری از ستاره وگا ( که در فاصله 25 سال نوری از زمین قرار دارد ) جشن بگیرد.اما جیسون میخواهد در خانه بماند و به امور معدن بلور Dilithium)) خانوادگی رسیدگی کند.

باتوجه به اصول نظریه نسبیت دوقلوها می بایست یکدیگر را درحالی مشاهده کنند که گویی طرف مقابل گذر عمر کندتری دارد.این همان پارادوکس دوقلوهاست.چگونه ممکن است که جسیکا و جیسون هردو دیگی را جوان تر ببینند ؟ هنگامی که جسیکا به زمین باز میگردد جوان تر خواهد بود ؟ یا برادر خویش را جوانتر خواهد یافت ؟ پاسخ سوال فوق چنین است : ((فرد جوان *جسیکا* نام دارد))

جسیکا با شتاب بسیار به وگا رفته و بازگشته است و لکن نسبیت خاص تنها زمانی به کار می آید که حرکت مورد بررسی سرعتی ثابت داشته و به عبارت دیگر فاقد شتاب باشد. نسبیت عام در حرکت شتابدار وارد عرصه می شود و البته همه چیز را تغییر میدهد.فرض کنید جسیکا میخواهد سفر خود را در عرض 55 سال زمینی به انجام برساند. این بدان معنی است که وی می بایست مسافتی معادل 50 سال نوری را با سرعتی معادل 93درصد نور ویا به عبارتی 275 هزار کیلیمتر بر ثانیه بپیماید.برای اینکه (با حفظ دقت) محاسبات را تسهیل کنیم فرض می کنیم که جسیکا در وگا توقفی نداشته و ضمنا شتاب گرفتن وی آنی است.(چه در زمان سرعت و چه در زمان ترمز کردن).

با چنین سرعتی سفر جسیکا در حدود 55 سال به طول می انجامید. هنگامی که جسیکا به زمین باز گردد ساعت اتمی جیسون سال 3055 را نشان می دهد.جسیکا نیز در هنگام ورود سال زمینی را در می یابد لکن ساعت اتمی که با خود همراه داشته است سال 3022 را نشان می دهد. با این اوصاف عمر جسیکا با 40 درصد سرعت عمر جیسون سپری شده است.

برای اینکه ببینیم چگونه این مسئله در عمل اتفاق می افتد فرض می کنیم دو ساعت اتمی (که یکی درکنار جیسون و دیگری در اختیار جسیکا است) هریک راس هر ساعت یک سیگنال رادیویی قوی ارسال می کنند و طرف مقابل نیز سیگنال دریافتی را ثبت می کند. در بخش های دوردست این سفر فضایی (طبق اصول نسبیت) جسیکا مشاهده می کند که ساعت جیسون با سرعتی معادل 40 درصد ساعت خودش گذر زمان را ثبت میکند. بنابر این جسیکا سیگنال های ساعتی را هر 5/2 ساعت یک بار دریافت می کند.

البته در واقعیت این زمان بیشتر هم می شود به این دلیل که در هر یک ساعت جسیکا معادل 92/0 ساعت نوری (55 دقیق نوری) دورتر می شود و نتیجتا نور برای رسیدن به وی باید 55 دقیقه اضافی را طی کند.

دقیقا مشابه همین وضعیت برای جیسون نیز پیش می آید.

هنگامی که جسیکا (در سال 3027) به وگا می رسد سیگنالی را به سوی زمین روانه می کند که بیانگر رسیدنش به مقصد است. لکن 25 سال طول می کشد تا این پیام به زمین برسد و نتیجتا جیسون سیگنال مزبور را زودتر از سال 3052 دریافت نخواهد کرد. البته لازم به ذکر است که چون ساعت جسیکا با 40 درصد سرعت ساعت روی زمین گذر زمان را ثبت می کند مدت سفرش تا وگا را نیز به جای 27 سال 11 سال نشان می دهد در نتیجه جسیکا هنگام رسیدن به ستاره وگا سال 3011 را درک می کند.

در این مورد نیز نسبیت خاص (باتوجه به انقباض فضا) چنین پیش بینی می کند که جسیکا می بایست مسافت طی شده تا وگا را 40 درصد میزان واقعی (یعنی در حدود 10 سال نوری) ارزیابی کند و درنتیجه سرعت وی از سرعت نور بیشتر نخواهد شد.

جسیکا پس از رسیدن به وگا بلافاصله آهنگ بازگشت می کند. اکنون سیگنال ها سریعتر از هر ساعت یکبار می رسند.(علی رغم ساعتی که کند کار می کند). زیرا فاصله ما بین دو گیرنده با سرعت بیشتری در حال کاهش است.

جسیکا طبق برنامه در سال 3055 زمینی به موطن خویش باز می گردد. لکن همان گونه که پیش تر ذکر آن رفت پیامی که حاکی از رسیدن جسیکا به ستاره وگا است در سال 3052 به دست جیسون می رسد. یعنی سه سال قبل از رسیدن جسیکا به زمین. در نتیجه از منظر جیسون – بازگشت جسیکا از وگا به زمین تنها 3 سال به طول انجامیده است. اما هنگامی که جیسون به ساعت جسیکا که در طول سفر همراهش بوده است می نگرد در می یابد 3 سالی که وی با توجه به سیگنال های دریافتی ثبت کرده است در ساعت جسیکا 11 سال ثبت شده است.

ازدیاد سرعتی که جیسون در جیسون درک کرده بود – جسیکا نیز حس کرده است. لکن هنگامی که از کابین سفینه خود خارج می شود و به ساعت خود می نگرد – تاریخ 3022 را بر آن مشاهده می کند.

    هیچ نظری تا کنون برای این مطلب ارسال نشده است، اولین نفر باشید...
موضوعات
دانلود جدید ترین فیلم های ایرانی
دانلود گشت ارشاد ۲
دانلود گشت ارشاد ۲
دانلود فیلم سلام بمبئی
دانلود فیلم سلام بمبئی
دانلود فیلم خوب بد جلف
دانلود فیلم خوب بد جلف
دانلود فیلم لاک قرمز
دانلود فیلم لاک قرمز
لیست دانلود
آخرین مطالب
متن خبری

لورم ایپسوم متن ساختگی با تولید سادگی نامفهوم از صنعت چاپ و با استفاده از طراحان گرافیک است. چاپگرها و متون بلکه روزنامه و مجله در ستون و سطرآنچنان که لازم است و برای شرایط فعلی تکنولوژی مورد نیاز و کاربردهای متنوع با هدف بهبود ابزارهای کاربردی می باشد.

ما را در شبکه های اجتماعی دنبال کنید
با ما در شبکه های اجتماعی همراه باشید:

© تمامی حقوق برای کانی وب محفوظ است.

قدرت گرفته از کانی وب