مفارقة التوأم
في الفيزياء، تعد مسألة مفارقة التوأم أوالتوأم النقيض مسألة فكرية في النسبية الخاصة، وفيها يقوم أحد التوأمين برحلة إلى الفضاء بواسطة صاروخ فضائي عالي السرعة ثم يعود إلى موطنه ليكتشف أنه قد أمضى عمراً أقل من أخيه التوأم الذي ظل على الأرض. تبدوهذه النتيجة كلغز محير لأن كلا من التوأمين ينظر للآخر على أنه مسافر بالنسبة للآخر، إلى غير ذلك، ووفقا لتطبيق لتباطؤ الزمن، فإن جميع منهما يفترض حتى يكتشف حتى الآخر قد عمر أكثر منه على نحومتناقض.
في الحقيقة لا تمثل النتيجة مفارقة بالمعنى الحقيقي، نظراً لأنه من الممكن حلها في مجال الإطار القياسي للنسبية الخاصة. لقد تم بالعمل التحقق من ذلك عمليا بالاستعانة بقياسات ساعات سيزيوم ذرية دقيقة داخل طائرات محلقة في الجو وكذلك الأقمار الاصطناعية.
بدءاً بپول لانگڤان عام 1911، أصبح هناك الكثير من التفسيرات لهذه المفارقة، الكثير منها اعتمد على عدم وجود تعارض، ولأنه لا يوجد تماثل فإن توأما واحدا فقطقد يكون قد خضع لتسارعات وتباطؤات في رحلته، وبالتالي التفريق بين الحالتين. أحد روايات الجدل في عدم التماثل التي اتى بها ماكس فون لاوه في 1913 كانت حتى التوأم المسافر يستخدم إطارين عطاليين: أحدهما لدى ابتعاده في الرحلة والآخر لدى عودته. على ذلك فإن التبديل بين الإطارين كان سبباً في الفرق وليس التعجيل التفسيرات الأخرى تأخذ التسارع بعين الاعتبار. استعان جميع من آينشتين، بورن ومولر بتباطؤ زمن الثنطقي لتفسير مسألة العمر بناء على تأثيرات التسارع. يمكن استعمال جميع من النسبية الخاصة والتباطؤ الزمني الثنطقي لتفسير تجربة هافيلي-كيتنگالتي استخدمت لقياس تباطؤ الزمن بواسطة ساعات ذرية دقيقة موضوعة على طائرات محلقة.
التاريخ
التفسير
تعتبر مفارقة التوأم من أشهر المفارقات المعروفة في الأوساط الفهمية اثنان، وتسمى أيضاً مفارقة "التوأم المتناقض عند لانگڤان"، نسبة للعالم الفرنسي پول لانگڤان الذي طبّق معادلات النسبيّة الخاصة على توأمين بشريّين مفترضين.
فكّر لانگڤان في توأمين بشريّين مفترضين، يسافر أحدهما في سفينة فضائية نحونجم بعيد بسرعة قريبة من سرعة الضوء، فيما يبقى الآخر على كوكب الأرض. وبعد عشر سنوات على تلك الرحلة، تفترض معادلات لورنز للنسبيّة حتى من بقي على الأرض يهرم أسرع من أخيه بعشرين سنة أوأكثر، وفق سرعة مسافر الفضاء. وفي اللقاء، لأن المسافر كان يبتعد بتلك السرعة، فإن من بقي على الأرض يبتعد عنه بالسرعة نفسها، مع بقاء مسافر الفضاء ثابتاً في مركبته.
بقول آخر، يتطاول الوقت بالنسبة إلى مسافر الفضاء ومن يبقى على الأرض، سواءً بسواء، وذلك بتطبيق معادلات لورنز عن النسبيّة العامة عليهما سويّة.
ومن الواضح حتى ذلك التناقض يتحدّى المنطق الفهمي السليم، وهوناتج من حتى آينشتاين اعتبر سرعة الضوء ثابتة في الاتجاهات كلها، بمعنى عدم وجود زمن مرجعي مطلق.
مثال محدد
حل المفارقة في النسبية الخاصة
دور المفارقة في التسارع
نسبية التزامن
النهج الزماني-المكاني
التعامل مع الشيخوخة البيلوكية وحفظ الزمن
ماذا تشبه: تحول دوپلر النسبي
Left: Earth to ship. Right: Ship to Earth.
Red lines indicate low frequency images are received
Blue lines indicate high frequency images are received
عدم التكافؤ في صور المحولة بطريقة دوپلر
حساب الوقت المنقضي من رسم دوپلر البياني
التمييز بين ما يروه وما يحسبوه
التزامن في حساب تحول دوپلر
وجهة نظر سفر التوأم
الفرق في الزمن المنقضي نتيجة للاختلافات في مسارات الزمان-المكان للتوأم
نسخة التناوب
التفسير حسب مبدأ ماخ
انظر أيضاً
- Bell's spaceship paradox
- فرضية الساعة
- فرضية إرنفست
- Herbert Dingle
- فرضية لادر
- Supplee's paradox
- تمدد زمني
- Time for the Stars
المراجع
مراجع أولية
مراجع ثانوية
-
^ Hafele, J. (July 14, 1972). "Around the world atomic clocks:predicted relativistic time gains". Science. 177 (4044): 166–168. doi:10.1126/science.177.4044.166. PMID 17779917. Retrieved 2006-09-18. Unknown parameter
|coauthors=ignored (|author=suggested) (help)Hafele, J. (July 14, 1972). "Around the world atomic clocks:observed relativistic time gains". Science. 177 (4044): 168–170. doi:10.1126/science.177.4044.168. PMID 17779918. Retrieved 2006-09-18. Unknown parameter|coauthors=ignored (|author=suggested) (help) - ^ Max Jammer (2006). . The Johns Hopkins University Press. p. 165. ISBN .
- ^ "تناقضان بارزان". جريدة الحياة اللبنانية. 2015-11-03. Retrieved 2015-11-03.
قراءات إضافية
- The ideal clock
The ideal clock is a clock whose action depends only on its instantaneous velocity, and is independent of any acceleration of the clock. Wolfgang Rindler (2006). "Time dilation". . Oxford University Press. p. 43. ISBN .
- Gravitational time dilation; time dilation in circular motion
- John A Peacock (2001). . Cambridge University Press. p. 8. ISBN .
- Silvio Bonometto, Vittorio Gorini, Ugo Moschella (2002). . CRC Press. p. 12. ISBN .CS1 maint: multiple names: authors list (link)
- Patrick Cornille (2003). . World Scientific. p. 180. ISBN .
وصلات خارجية
 |
مشاع الفهم فيه ميديا متعلقة بموضوع Twin paradox. |
- Twin Paradox overview in the Usenet Physics FAQ
- The twin paradox: Is the symmetry of time dilation paradoxical? From Einsteinlight: Relativity in animations and film clips.
- FLASH Animations: from John de Pillis. (Scene 1): "View" from the Earth twin's point of view. (Scene 2): "View" from the traveling twin's point of view.
- Relativity Science Calculator - Twin Clock Paradox
