სააზროვნო ექსპერიმენტის მთავარი მიზანი, სახელწოდებით "ტყუპის პარადოქსი" იყო ფარდობითობის სპეციალური თეორიის (SRT) ლოგიკისა და მართებულობის უარყოფა. დაუყოვნებლივ უნდა აღინიშნოს, რომ ფაქტიურად არანაირი პარადოქსი არ არის და სიტყვა თავად ჩნდება ამ თემაში, რადგან სააზროვნო ექსპერიმენტის არსი თავდაპირველად არასწორად იყო გაგებული.
SRT-ის მთავარი იდეა
ფარდობითობის თეორიის პარადოქსი (ტყუპის პარადოქსი) ამბობს, რომ "სტაციონარული" დამკვირვებელი აღიქვამს მოძრავი ობიექტების პროცესებს შენელებად. ამავე თეორიის თანახმად, ათვლის ინერციული ჩარჩოები (ჩარჩოები, რომლებშიც თავისუფალი სხეულების მოძრაობა ხდება სწორხაზოვნად და ერთნაირად, ან ისინი ისვენებენ) ერთმანეთის მიმართ ტოლია.
ტყუპი პარადოქსი მოკლედ
მეორე პოსტულატის გათვალისწინებით, არსებობს ვარაუდი ფარდობითობის სპეციალური თეორიის შეუსაბამობის შესახებ. Ნების დართვაამ პრობლემის აშკარად, შემოთავაზებული იყო განიხილოს სიტუაცია ორ ტყუპ ძმასთან. ერთი (პირობითად - მოგზაური) იგზავნება კოსმოსურ ფრენაზე, ხოლო მეორე (სახლის სხეული) რჩება პლანეტა დედამიწაზე.
ტყუპების პარადოქსის ფორმულირება ასეთ პირობებში ჩვეულებრივ ასე ჟღერს: სახლში ყოფნის მიხედვით, საათის დრო, რომელიც მოგზაურს აქვს, ნელა მოძრაობს, რაც ნიშნავს, რომ როდესაც ის დაბრუნდება, მისი (მოგზაურის) საათი ჩამორჩება. მოგზაური, პირიქით, ხედავს, რომ დედამიწა მის მიმართ მოძრაობს (რომელზედაც სახლი დგას თავისი საათით) და, მისი გადმოსახედიდან, დროს უფრო ნელა გაატარებს მისი ძმა.
ფაქტობრივად, ორივე ძმა თანაბარ პირობებშია, რაც იმას ნიშნავს, რომ როდესაც ისინი ერთად არიან, საათების დრო იგივე იქნება. ამასთან, ფარდობითობის თეორიის მიხედვით, სწორედ ძმა-მოგზაურის საათი უნდა ჩამორჩეს. მოჩვენებითი სიმეტრიის ასეთი დარღვევა თეორიის დებულებებში შეუსაბამობად იქნა მიჩნეული.
ტყუპის პარადოქსი აინშტაინის ფარდობითობის თეორიიდან
1905 წელს ალბერტ აინშტაინმა გამოიტანა თეორემა, რომელიც ამბობს, რომ როდესაც საათების წყვილი სინქრონიზებულია A წერტილში, ერთ-ერთ მათგანს შეუძლია გადაადგილება მრუდი დახურული ტრაექტორიის გასწვრივ მუდმივი სიჩქარით, სანამ ისევ არ მიაღწევს წერტილს. A (და ამას დასჭირდება, მაგალითად, t წამი), მაგრამ ჩამოსვლის მომენტში ისინი აჩვენებენ ნაკლებ დროს, ვიდრე საათი, რომელიც უმოძრაოდ დარჩა.
ექვსი წლის შემდეგ, ამ თეორიის პარადოქსული სტატუსიმოწოდებული პოლ ლანჟევინის მიერ. ვიზუალურ სიუჟეტში „გახვეულმა“მალევე მოიპოვა პოპულარობა მეცნიერებისგან შორს მყოფ ადამიანებშიც კი. თავად ლანჟევინის თქმით, თეორიაში არსებული შეუსაბამობები აიხსნება იმით, რომ დედამიწაზე დაბრუნების შემდეგ მოგზაური დაჩქარებული ტემპით მოძრაობდა.
ორი წლის შემდეგ, მაქს ფონ ლაუმ წამოაყენა ვერსია, რომ ეს არ არის მნიშვნელოვანი ობიექტის აჩქარების მომენტები, არამედ ის ფაქტი, რომ ის ხვდება სხვა ინერციულ საცნობარო სისტემაში, როდესაც ის დედამიწაზეა.
საბოლოოდ, 1918 წელს, აინშტაინმა შეძლო აეხსნა ორი ტყუპის პარადოქსი დროის მსვლელობაზე გრავიტაციული ველის გავლენით.
პარადოქსის ახსნა
ტყუპის პარადოქსს აქვს საკმაოდ მარტივი ახსნა: თავდაპირველი ვარაუდი თანასწორობის ორ მიმართულებას შორის არასწორია. მოგზაური მუდმივად არ ჩერდებოდა ინერციულ საცნობარო ჩარჩოში (იგივე ეხება საათის სიუჟეტს).
შედეგად, ბევრმა ჩათვალა, რომ ფარდობითობის სპეციალური თეორია ვერ გამოიყენებოდა ტყუპის პარადოქსის სწორად ფორმულირებისთვის, წინააღმდეგ შემთხვევაში შეუთავსებელი პროგნოზები მოჰყვებოდა.
ყველაფერი გადაწყდა, როდესაც შეიქმნა ფარდობითობის ზოგადი თეორია. მან გასცა პრობლემის ზუსტი გადაწყვეტა და შეძლო დაედასტურებინა, რომ წყვილი სინქრონიზებული საათებიდან სწორედ ისინი ჩამორჩებოდნენ მოძრაობას. ასე რომ, თავდაპირველად პარადოქსულმა ამოცანამ მიიღო ჩვეულებრივის სტატუსი.
საკამათო საკითხები
არის შემოთავაზებები, რომაჩქარების მომენტი საკმარისად მნიშვნელოვანია საათის სიჩქარის შესაცვლელად. მაგრამ მრავალი ექსპერიმენტული ტესტის დროს დადასტურდა, რომ აჩქარების გავლენის ქვეშ დროის მოძრაობა არ აჩქარდება და არ ნელდება.
შედეგად, ტრაექტორიის სეგმენტი, რომელზედაც აჩქარდა ერთ-ერთი ძმა, აჩვენებს მხოლოდ გარკვეულ ასიმეტრიას, რომელიც ვლინდება მოგზაურსა და სახლის სხეულს შორის.
მაგრამ ეს განცხადება არ შეუძლია ახსნას, თუ რატომ ნელდება დრო მოძრავი ობიექტისთვის და არა ის, რაც მოსვენებულ მდგომარეობაში რჩება.
ტესტი პრაქტიკით
ტყუპი პარადოქსის ფორმულები და თეორემები ზუსტად აღწერს, მაგრამ არაკომპეტენტური ადამიანისთვის ეს საკმაოდ რთულია. მათთვის, ვინც უფრო მეტად არის მიდრეკილი პრაქტიკისადმი, ვიდრე თეორიული გამოთვლებისადმი, ჩატარდა მრავალი ექსპერიმენტი, რომლის მიზანი იყო ფარდობითობის თეორიის დამტკიცება ან უარყოფა.
ერთ შემთხვევაში გამოიყენეს ატომური საათი. ისინი ძალიან ზუსტია და მინიმალური დესინქრონიზაციისთვის მათ მილიონ წელზე მეტი დასჭირდებათ. სამგზავრო თვითმფრინავში მოთავსებულებმა რამდენჯერმე შემოუარეს დედამიწას და შემდეგ საკმაოდ შესამჩნევი ჩამორჩენა აჩვენეს იმ საათებს, რომლებიც არსად არ დაფრინავდნენ. და ეს მიუხედავად იმისა, რომ საათის პირველი ნიმუშის მოძრაობის სიჩქარე შორს იყო სინათლისგან.
კიდევ ერთი მაგალითი: მიონების (მძიმე ელექტრონების) სიცოცხლე უფრო გრძელია. ეს ელემენტარული ნაწილაკები რამდენიმე ასეულჯერ უფრო მძიმეა ვიდრე ჩვეულებრივი ნაწილაკები, აქვთ უარყოფითი მუხტი და წარმოიქმნება დედამიწის ატმოსფეროს ზედა ფენაში იმის გამო.კოსმოსური სხივების მოქმედება. დედამიწისკენ მათი მოძრაობის სიჩქარე მხოლოდ ოდნავ ჩამოუვარდება სინათლის სიჩქარეს. მათი ნამდვილი სიცოცხლის ხანგრძლივობით (2 მიკროწამი) ისინი გახრწნილები იქნებოდნენ სანამ პლანეტის ზედაპირს შეხებოდნენ. მაგრამ ფრენის პროცესში ისინი ცოცხლობენ 15-ჯერ მეტხანს (30 მიკროწამი) და მაინც აღწევენ მიზანს.
პარდოქსისა და სიგნალის გაცვლის ფიზიკური მიზეზი
ფიზიკა ხსნის ტყუპის პარადოქსს უფრო ხელმისაწვდომ ენაზე. ფრენის დროს ორივე ტყუპი ძმა ერთმანეთის დიაპაზონშია და პრაქტიკულად ვერ დარწმუნდებიან, რომ მათი საათები სინქრონულად მოძრაობენ. შესაძლებელია ზუსტად განვსაზღვროთ, თუ რამდენად შენელდება მოგზაურის საათების მოძრაობა, თუ გავაანალიზებთ სიგნალებს, რომლებსაც ისინი ერთმანეთს გაუგზავნიან. ეს არის "ზუსტი დროის" ჩვეულებრივი სიგნალები, რომლებიც გამოხატულია სინათლის პულსების ან საათის ეკრანის ვიდეო გადაცემის სახით.
თქვენ უნდა გესმოდეთ, რომ სიგნალი არ გადაიცემა აწმყო დროში, არამედ უკვე წარსულში, რადგან სიგნალი ვრცელდება გარკვეული სიჩქარით და გარკვეული დრო სჭირდება წყაროდან მიმღებამდე გადასვლას.
შესაძლებელია სიგნალის დიალოგის შედეგის სწორად შეფასება მხოლოდ დოპლერის ეფექტის გათვალისწინებით: როდესაც წყარო შორდება მიმღებს, სიგნალის სიხშირე შემცირდება, მიახლოებისას კი გაიზრდება.
ახსნის ფორმულირება პარადოქსულ სიტუაციებში
არსებობს ორი ძირითადი გზა ამ ტყუპი ისტორიების პარადოქსების ასახსნელად:
- ყურადღებაარსებული ლოგიკური კონსტრუქციების გათვალისწინება წინააღმდეგობებისთვის და ლოგიკური შეცდომების იდენტიფიცირება მსჯელობის ჯაჭვში.
- დეტალური გამოთვლების შესრულება დროის შენელების ფაქტის შესაფასებლად თითოეული ძმის თვალსაზრისით.
პირველი ჯგუფი მოიცავს SRT-ზე დაფუძნებულ გამოთვლით გამოსახულებებს და ჩაწერილი ინერციულ მიმართვის ჩარჩოებში. აქ ვარაუდობენ, რომ მოძრაობის აჩქარებასთან დაკავშირებული მომენტები იმდენად მცირეა ფრენის მთლიან სიგრძესთან მიმართებაში, რომ მათი უგულებელყოფა შეიძლება. ზოგიერთ შემთხვევაში, მათ შეუძლიათ შემოიტანონ მითითების მესამე ინერციული სისტემა, რომელიც მოძრაობს საპირისპირო მიმართულებით მოგზაურთან მიმართებაში და გამოიყენება მისი საათის მონაცემების დედამიწაზე გადასაცემად.
მეორე ჯგუფი მოიცავს გამოთვლებს, რომლებიც აგებულია იმის გათვალისწინებით, რომ აჩქარებული მოძრაობის მომენტები ჯერ კიდევ არსებობს. თავად ეს ჯგუფი ასევე იყოფა ორ ქვეჯგუფად: ერთი იყენებს გრავიტაციულ თეორიას (GR), მეორე კი არა. თუ ზოგადი ფარდობითობა ჩართულია, მაშინ ვარაუდობენ, რომ განტოლება შეიცავს გრავიტაციულ ველს, რომელიც შეესაბამება სისტემის აჩქარებას და მხედველობაში მიიღება დროის სიჩქარის ცვლილება.
დასკვნა
ყველა დისკუსია, რომელიც დაკავშირებულია წარმოსახვით პარადოქსთან, გამოწვეულია მხოლოდ ერთი შეხედვით ლოგიკური შეცდომით. როგორც არ უნდა იყოს ჩამოყალიბებული პრობლემის პირობები, შეუძლებელია იმის უზრუნველყოფა, რომ ძმები აღმოჩნდნენ სრულიად სიმეტრიულ პირობებში. მნიშვნელოვანია იმის გათვალისწინება, რომ დრო ნელდება ზუსტად მოძრავ საათებზე, რომლებსაც უნდა გაეტარებინათ საცნობარო ჩარჩოების ცვლილება, რადგანმოვლენათა ერთდროულობა შედარებითია.
არსებობს ორი გზა, რომ გამოვთვალოთ რამდენი დრო შენელდა თითოეული ძმის თვალსაზრისით: უმარტივესი მოქმედებების გამოყენება ფარდობითობის სპეციალური თეორიის ფარგლებში ან ფოკუსირება არაინერციულ საცნობარო სისტემაზე.. გამოთვლის ორივე ჯაჭვის შედეგები შეიძლება იყოს ურთიერთთანმიმდევრული და თანაბრად ემსახურება იმის დადასტურებას, რომ დრო უფრო ნელა გადის მოძრავ საათზე.
ამ საფუძველზე შეიძლება ვივარაუდოთ, რომ როდესაც აზროვნების ექსპერიმენტი რეალობაში გადადის, ის, ვინც სახლის ადგილს იკავებს, მართლაც უფრო სწრაფად დაბერდება, ვიდრე მოგზაური.
