İKİZLER PARADOKSU

 

  

Uzunluk büzülmesi gibi zaman genişlemeleri ilk bakışta tutarsız görünebilir. Birbirine göre hareket eden iki roketin saatleri diğer roketlere göre daha yavaştır. Daha spesifik olarak, bu roketlerin gözlemcileri, diğer saatlerin aslında yavaş olduğunu söylüyorlar. Bu noktada bölünmüş durumdalar. Peki böyle bir fikir birliği eksikliği bir sorun mu? Herhangi bir sorun olup olmadığını görmek için  bir araya getirmeniz ve bu roketlerin saatlerini karşılaştırmanız gerekir. Burada böyle bir karşılaştırma yapmak için ikiz paradoks önerilmiştir.

 20 yaşında iki ikiz kardeş düşünün. Bunlardan biri, bitişik yıldızlardan birine  uzay yolculuğu yapan bir astronottur. Diğeri Dünya'da kalsın. 

 Yolculuğun 20 yıl gidiş, 20 yıl da dönüş olmak üzere toplam 40 yıl sürdüğünü varsayalım. Hesabın kolay olması açısından, roketin de ışık hızının %87`si kadar bir hızla yol aldığını düşünelim. Sorumuz şu: Tekrar buluştuklarında hangi kardeş daha yaşlı olacaktır? Hesabımızı Dünya`daki ve roketteki kardeşlere göre yaptığımızda farklı cevaplar buluruz.

  Önce hesabı Dünya`daki kardeşe göre yapalım. Kız kardeşinin Dünya'daki yolculuğuna başladığında 20 yaşındaydı. Yolculuk 40 yıl sürdü, bu yüzden tekrar karşılaştıklarında 60 yaşında olacak.

 Astronotun kız kardeşi de başlangıçta 20 yaşındaydı.  40 yıl boyunca Dünya'ya seyahat etti, ancak roket saati iki kat daha yavaş olduğu için  sadece 20 yaşına kadar yaşadı. Yani toplantı sırasında astronot 40 yaşındaydı. Özetle yolculuğun sonunda yeryüzündeki kardeşlerin 60, astronot kardeşlerinin ise 40 yaşında olduğu söyleniyor. Yani astronotlar genç.

 Peki astronotları nasıl sayabiliriz? Öncelikle bu gözlem çerçevesinde roketin  sabit olduğunu ve dünyanın ve komşu yıldızların da hareket ettiğini düşünüyorum. Uzunluğun büzülme etkisi nedeniyle, Dünya ile bitişik yıldızlar arasındaki mesafe iki katına çıkar. Bu nedenle, gidiş-dönüş sadece 10 yıl sürer.

 Dolayısıyla astronotlara göre bu yolculuk 10 yıl orada ve 10 yıl önce olmak üzere toplam 20 yıl sürecek.

 Dolayısıyla bu süreçte astronotlar sadece 20 yaşında ve 40 yıl sonra Dünya'ya dönecekler.

 Şimdi astronotlara göre  kardeşinin dünyadaki yaşını hesaplayalım. Dünyanın saati, rokete göre  hareket ettiğinden iki kat daha yavaştır. Öyleyse, 20 yıl süren yolculuk boyunca Dünya`da sadece 10 yıl bir süre geçer. Öyleyse, yolculuk bittiğinde Dünya`daki kardeş 30 yaşında olmalı.

  Özetlersek, astronota göre yolculuk bittiğinde kendisi 40 yaşında, Dünya`daki kardeşi de 30 yaşında olmalı. Yani Dünya`daki daha genç.

Bu nedenle, iki farklı gözlem çerçevesini göz önünde bulundurarak, iki kardeşten hangisinin daha küçük olduğu konusunda farklı görüşler elde ederiz. Bu bir çelişki çünkü kardeşler birlikte döndüklerinde, yaşlanma belirtilerine bakarak kimin genç olduğunu söylemek kolay. Peki bu iki farklı bakış açısında yanlış olan ne?

 Astronotların yaşı konusunda fikir birliği var, ancak bu iki gözlemcinin ikiz kardeşlerinden hangisinin daha büyük olduğu konusunda farklı cevaplar verdiğini unutmayın. Her iki gözlem çerçevesine göre de astronot döndüğünde 40 yaşında olmalıydı. Dolayısıyla astronotun yaşının doğru hesaplandığı sonucu çıkarılabilir.

 Sorun, gezegendeki kardeşlerinizin yaşını yanlış değerlendirmektir. Yolculuğun sonunda Dünya'daki kardeşlerin kendisi için 60, astronotlar için ise 30 olduğu söyleniyor. Bu hesaplardan biri yanlış, ne ve neden?

 Hemen cevaplayalım. Dünyaya göre yaptığımız hesap doğrudur. Bu nedenle, yolculuğun sonunda Dünya'daki astronotların 60 ve astronotların 40 olması gerekir.

 Astronotlara göre hesaplarımız yanlış. Astronotlar, yerdeki insanların yaşını hesaplarken önemli noktaları göz ardı eder. Astronot bir sonraki yıldıza ulaştığında yavaşlamalı, durmalı, tekrar hızlanmalı ve geri dönmelidir. Bu nedenle roket, yolculuğun bu bölümünde sabit bir hızla hareket etmemektedir.

 Özel görelilik ise yalnızca sabit hızla hareket eden gözlem sistemleri için geçerlidir. Bu nedenle, astronotlar, roketlerinin hareketinin bu aşamasında etkili bir gözlem sistemi olduğunu varsayamazlar.

 Özel görelilik, astronotların bu hızlandırılmış hareket sırasında uzay-zamanı nasıl algılayacağını tahmin edemez. Ancak Einstein'ın geliştirdiği "genel görelilik kuramı" aslında böyle bir hızlandırılmış gözlem sistemi için geliştirilmiştir.

Genel bir görelilik teorisindeki astronotlardan sonra dünyanın yaşını hesaplarken ilginç buluyoruz. Sadece bu an boyunca, hareket  çok hızlı bir dünya kardeşidir, 30 yaşında. Astronotlar bu etkiyi içeriyorsa, kardeşlerinin buluştuklarında  60 yaşında olduğunu bulur. Kısacası, her iki kardeş de buluştukları yaşta  aynı cevabı verir: 60 Dünyada, Astronot 40 yaşında.

 Bu paradoks başka bir teorinin kullanımını gerektirir, ancak yalnızca belirli akrabaların yetersiz olduğunu görmek önemlidir. Yine özel görelilik kuramı, yalnızca sabit bir hızla hareket eden gözlem sistemleri için geçerlidir. Hızlandırılmış gözlem çerçeveleri için geçerli değildir.

  Zaman genişlemesi ile tutarsız olmamasının nedenlerinden biri de budur. Zaman genişlemesinin görünüşte çelişkili yönlerini hatırlayın. Birbirine göre hareket eden iki gözlemci, hangi saatin daha yavaş olduğu konusunda farklı görüşlere sahiptir. Bu tutarsızlığa dayanarak, çelişkiye ulaşmak için saatlerin iki kez birleştirilmesi gerekir. Esas olarak senkronize  ve başlangıç ​​zamanı için. Ve son aşamada, ölçülecek değer karşılaştırılır. Saat iki kez karşılaştığında, her iki zaman da kalıcı olarak hızlı bir şekilde sabitlenemez. Zamandan birinin hareket yönünü değiştirmesi ve dolayısıyla hızlanma için ihtiyaç duyar. Bu durumda, doğrudan akrabaların teorisinin teorisini uygulayamazsınız.