Home » Știință » „Paradoxul gemenilor” explică relativitatea timpului pe înțelesul tuturor

„Paradoxul gemenilor” explică relativitatea timpului pe înțelesul tuturor

Publicat: 19.05.2022

Teoria relativității speciale, a lui Albert Einstein, ne spune că timpul este relativ. Dar ce înseamnă asta? Cum am putea trăi într-un univers în care nimeni nu poate fi de acord cu privire la când încep evenimentele, când se termină și cât durează? Paradoxul gemenilor explică ce înseamnă să trăiești într-o lume în care totul este relativ.

Pe scurt, relativitatea specială ne spune că ceasurile aflate în deplasare merg mai lent. Acesta este un fenomen numit dilatarea timpului și este un adevăr demonstrat al universului.

Einstein a trebuit să introducă conceptul pentru a salva ceva ce el credea că este mult mai fundamental: universalitatea legilor fizice. Dacă dorim ca legile fizicii să fie aceleași, indiferent de cadrul de referință, perspectivele trebuie să se schimbe pentru observatori la viteze diferite, scrie Space.com.

De unde a pornit Paradoxul gemenilor?

Relativitatea specială spune că un ceas atașat la un obiect aflat în mișcare va ticăi mai lent decât unul care stă pe loc. Și ceea ce este valabil pentru ceasurile în mișcare este valabil pentru orice altceva; fizica, chimia și biologia funcționează toate într-un ritm mai lent în cadrele de referință aflate în mișcare.

Este foarte dificil de măsurat acest efect la scara umană, deoarece apare doar într-o oarecare măsură pe măsură ce ne apropiem de viteza luminii. Totuși este măsurabil.

În 1971, fizicienii Joseph Hafele și Richard Keating au pus ceasuri atomice la bordul avioanelor cu reacție și le-au trimis să zboare în jurul lumii. Atunci când ceasurile s-au întors, acestea nu erau sincronizate cu un ceas de la sol, diferența dintre ele fiind exact valoarea prezisă de relativitatea specială.

Niște gemeni ipotetici

Pentru a explora implicațiile complete ale acestei idei a fost creat „Paradoxul gemenilor”; să începem cu doi gemeni ipotetici, Alice și Bob. Atât timp cât rămân unul lângă celălalt, ceasurile lor vor rămâne sincronizate și ei vor îmbătrâni în același ritm. Dar dacă Bob s-ar urca într-o navă spațială și ar naviga în jurul galaxiei cu o viteză apropiată de cea a luminii, lucrurile ar fi puțin diferite.

Pentru Bob, călătoria ar fi putut dura doar câteva luni sau câțiva ani. Dar în funcție de cât de repede a mers, ar fi putut trece decenii sau chiar secole pentru Alice.

Ce înseamnă cu adevărat Paradoxul gemenilor?

Oricât de zguduitoare ar fi povestea de mai sus, nu este un paradox. Este exact ceea ce spune fizica relativității speciale: diferiți observatori din univers vor avea calcule diferite ale curgerii timpului în funcție de viteza lor.

Iată adevăratul paradox: nimic nu se simte diferit pentru Bob atunci când călătorește. Nu se mișcă cu încetinitorul sau ceva în genul acesta. Totul se simte absolut normal; atât de normal, de fapt, încât atât timp cât nu accelerează, Bob nici nu își poate da seama că se mișcă.

Acesta este experimentul de gândire crucial care l-a ajutat pe Einstein să dezvolte relativitatea specială. Dacă te miști exact cu aceeași viteză (fără accelerări sau decelerări), este imposibil să spui dacă tu ești cel care se mișcă sau dacă stai nemișcat și restul universului se mișcă.

Cum ne dăm seama dacă suntem în mișcare?

Este ca atunci când te afli într-o mașină și vezi mașina de lângă tine mergând cu spatele; pentru o clipă, ai impresia că mergi înainte. Mintea se bazează pe indicii exterioare pentru a ne spune dacă suntem în mișcare.

Așadar, din perspectiva lui Bob, el stă perfect nemișcat și Alice (și întregul Pământ) este cea care se îndepărtează de el. Da, sună improbabil, dar din punct de vedere al fizicii, Bob nu poate face diferența. În calculele lui Bob, ceasul lui funcționează normal și al lui Alice ar trebui să meargă încet.

Prin urmare, atunci când se vor întâlni din nou, ea ar trebui să fie mai tânără decât el, pentru că nu a trecut atât de mult timp pentru ea.

Dar Alice spune exact același lucru despre Bob, pentru că, potrivit ei, ea este cea care stă nemișcată și el este cel care se mișcă.

Cine are dreptate, Alice sau Bob? Acesta este cu adevărat Paradoxul gemenilor.

O problemă de perspectivă

Putem rezolva paradoxul gemenilor privind lucrurile în ansamblu. Este adevărat că atât timp cât Bob zboară cu o viteză constantă, el și Alice vor fi în mod fundamental în dezacord cu privire la curgerea timpului și ambele perspective vor fi valabile. Dar pentru ca ei să se poată compara, Bob trebuie să se întoarcă pe Pământ. Cu alte cuvinte, trebuie să încetinească, să se oprească, să-și întoarcă nava, să reaccelereze și să se întoarcă acasă.

Acest act de întoarcere are un impact major asupra calculării timpului de către Bob. El va face o acțiune care îl va îndepărta de cadrul său special de referință. Și va putea spune că o face nu uitându-se la universul exterior, ci făcând observații în timp ce se află în interiorul rachetei sale: de exemplu, vibrațiile motoarelor și împingerea corpului său spre podea în timpul decelerării.

Ce ne mai spune matematica relativității speciale?

Din cauza acestei asimetrii, perspectiva lui Bob nu mai este la fel de valabilă ca cea a lui Alice și nu mai poate pretinde că stă nemișcat în timp ce universul se mișcă în jurul lui. Atunci când se va întoarce în sfârșit pe Pământ, va ști că el a fost geamănul călător și că el a fost cel care se mișca aproape cu viteza luminii.

Matematica relativității speciale ne spune cât de mult vor îmbătrâni Alice și Bob în propriile lor cadre de referință, iar aceeași matematică demonstrează că vor ajunge să cadă de acord asupra numerelor în cele din urmă.

Vă recomandăm să citiți și:

Universul nostru ar putea avea „ziduri invizibile“ care acționează ca granițe între galaxii

Gravitația mai puternică din Universul timpuriu ar putea rezolva o enigmă cosmologică

O schimbare în fizica Universului ar fi omorât dinozaurii. Gravitația, „vinovată“ de evenimentul de extincție?

De ce extratereștrii nu au vizitat, din câte știm, niciodată Pământul? Oamenii de știință au un răspuns îngrijorător

Ștefan Trepăduș
Ștefan Trepăduș
Ștefan Trepăduș este blogger începând cu anul 2009, având experiență și în domeniile publicitate și jurnalism. Este pasionat de marketing și de tehnologie, dar cel mai mult îi place să știe lucruri, motiv pentru care a fost atras de Descopera.ro. citește mai mult
Urmărește DESCOPERĂ.ro pe
Google News și Google Showcase
Cele mai noi articole
Agenția germană de circulație rutieră spune că 59.000 de vehicule Tesla au o defecțiune de software
Agenția germană de circulație rutieră spune că 59.000 de vehicule Tesla au o defecțiune de software
Noi indicii despre rolul femeii și al bărbatului de acum 7.000 de ani. Ce dezvăluie un străvechi câmp funerar?
Noi indicii despre rolul femeii și al bărbatului de acum 7.000 de ani. Ce dezvăluie un străvechi câmp funerar?
Marius Tucă Show începe marți, 5 iulie, de la ora 20.00, live pe gandul.ro
Marius Tucă Show începe marți, 5 iulie, de la ora 20.00, live pe gandul.ro
Astronauții se confruntă cu pierderea permanentă a oaselor. Cât de mult suferă la întoarcerea pe Pământ?
Astronauții se confruntă cu pierderea permanentă a oaselor. Cât de mult suferă la întoarcerea pe Pământ?
Cercetătorii au descoperit o metodă prin care unele plante pot crește în întuneric
Cercetătorii au descoperit o metodă prin care unele plante pot crește în întuneric
Ce animale și-au revenit primele după cel mai mare eveniment de extincție de pe Pământ?
Ce animale și-au revenit primele după cel mai mare eveniment de extincție de pe Pământ?
Legătura dintre dieta vestică și cancerul colorectal. Ce spun specialiștii?
Legătura dintre dieta vestică și cancerul colorectal. Ce spun specialiștii?
Temperaturile mai scăzute ar putea ajuta la combaterea obezității
Temperaturile mai scăzute ar putea ajuta la combaterea obezității
Spuma de monoxid de carbon, un nou aliat împotriva inflamației?
Spuma de monoxid de carbon, un nou aliat împotriva inflamației?
Să fii morocănos poate fi un lucru bun. Iată ce spun psihoterapeuții
Să fii morocănos poate fi un lucru bun. Iată ce spun psihoterapeuții
Test de cultură generală. Câți ani sunt într-un mileniu?
Test de cultură generală. Câți ani sunt într-un mileniu?
Erupția vulcanului din Tonga a produs unde de presiune care au testat „limita teoretică”
Erupția vulcanului din Tonga a produs unde de presiune care au testat „limita teoretică”
Inflația din zona euro a atins un nivel record
Inflația din zona euro a atins un nivel record
Mai mulți turiști, atacați de bizoni în Parcul Național Yellowstone din SUA
Mai mulți turiști, atacați de bizoni în Parcul Național Yellowstone din SUA
4 iulie, Ziua Independenţei SUA. Cum își celebrează americanii valorile naţionale?
4 iulie, Ziua Independenţei SUA. Cum își celebrează americanii valorile naţionale?
Circulația pe Transfăgărășan, oprită temporar pentru Turul Ciclist al Sibiului
Circulația pe Transfăgărășan, oprită temporar pentru Turul Ciclist al Sibiului
În urmă cu aproape un mileniu, o supernovă lumina cerul nopţii
În urmă cu aproape un mileniu, o supernovă lumina cerul nopţii
Căutările online pentru avortul cu medicamente au atins cote record în SUA
Căutările online pentru avortul cu medicamente au atins cote record în SUA