پارادوکس دو قلو ها

نسبیت خاص یکی از نظریاتی است که انیشتین مطرح کرده و شامل دو فرضیه است :

1. قوانین فیزیک از دیدگاه هر شخصی یا چهارچوب هر شخصی، تا هنگامی که سرعت یکنواخت دارد یکسان است.
2. سرعت نور در خلا برای تمامی ناظرها یکسان است

نسبیت خاص بطور خلاصه تنها نظریه ایست که در سرعتهای بالا، هنگامی که سرعت ثابت است. می توان به اعداد و محاسباتش اعتماد کرد، وقتی جسمی با سرعت نزدیک سرعت نور حرکت کند زمان برای او بسیار آهسته می گذرد. و ابعاد این جسم کوچک تر می شود. جرم جسمی که با سرعت بسیار زیاد حرکت می کند دیگر ثابت نیست بلکه افزایش پیدا می کند. اگر جسمی با سرعت نور حرکت کند، زمان برایش متوقف می شود، طولش به صفر میرسد و جرمش بی نهایت میشود.

از نتایج جالب تئوری نسبیت خاص می توان به بیان ارتباط میان زمان و فضا واینکه تمام موجودیت ها در دنیا با یکدیگر مرتبط بوده و بر یکدیگر اثر می گذارند، اشاره کرد.

زمان با آهنگ متفاوتی بسته به حرکت ما می گذرد که به آن اتساع زمان گفته می شود

پارادوکس دوقولوها

مطابق نسبیت خاص انیشتین، ما می توانیم  از همزاد دوقلوی خودمان پیرتر باشیم،زیرا زمان بسته به نوع حرکت ما می تواند آهسته تر یا تند تر سپری شود.

دو چهارچوب را در نظر می گیریم، یکی ما، که روی زمین ساکن هستیم و دومی همزاد ما، که با موشک از ما دور می شود. و در نظر داریم که ساعتها، مثل هم است.

ابتدا ساعت خودمان را در نظر می گیریم، هر بار که نور،یک رفت و برگشت انجام می دهد یک شماره اضافه می کنیم و همزاد ما هم همین کار را انجام می دهد. وقتی به ساعت همزاد خود نگاه می کنیم به خاطر حرکت جانبی، نور مسیر بیشتری را برای هر تیک طی می کند.از آنجایی که سرعت نور برای همه یکسان است حرکت رفت و برگشت کامل برای ساعتش بیش تر طول می کشد. پس از دید ناظر روی زمین، زمان در سفینه متحرک آهسته تر سپری می شود.

حال از دید همزاد دوقلو، ما درحال حرکت هستیم و باید ساعت ما آهسته تر از همزادمان کار کند.پس هر دو به این نتیجه می رسند زمان برای دیگری آهسته می گذرد.

حال فرض کنیم ما و همزادمان روی زمین باشیم،ما روی زمین و همزادمان با سفینه از زمین دور می شود و با نصف سرعت  نور دور می زند و برمی گردد

مشگل اینجاست که از دید همزاد ما او هست که ساکن است و ما روی زمین دور شدیم و برگشتیم ماییم که با نصف سرعت نور دور شدیم. پس همزاد ما ساعتمان را می بیند که آهسته کار می کند

وقتی همزاد ما برمیگردد یا جوان تر است یا پیرتر و نمی تواند تلفیقی از هر دو باشد

همزدمان برای دور زدن مجبور است که شتاب بگیرد و به همین دلیل دیگر در چهارچوب لخت نیست و تا هنگامی که شتاب داشته باشد نسبیت خاص برایش به کار نمیاید.وقتی همزادمان شتاب می گیرد می توانیم تفاوت فیزیک در چهارچوب را تشخیص دهیم.

به سراغ نسبیت عام می رویم تا بدانیم چه بر سر سرعتها می آید. یعنی همراه با اتساع زمان از مجموعه ای از قوانین متفاوت استفاده می کنیم.

ساعتها در چهارچوب مرجع شتابدار آهسته تر حرکت می کنند پس هنگامی که همزاد ما دور می زند ساعتش آهسته تر کار می کند و ما سریع تر پیر می شویم، در روند شتابگیری هست که ما از همزاد خود پیرتر می شویم.

پروفسور کاک در این باره می گوید :"اگر یکی از دوقلوها که در سفینه فضایی در حال مسافرت است، در نزدیکترین ستاره که 4.45 سال نوری با زمین فاصله دارد، بتواند با سرعتی معادل 86 درصد سرعت نور حرکت کند، پس از بازگشت به محل اولیه خود در روی زمین، او پنج سال خواهد داشت، در حالیکه برادر دوقلویش که بر روی زمین باقی مانده بیش از 10 سال از عمرش خواهد گذشت."

او می گوید "من این معما را با به کارگیری یک اصل علمی جدید در قالب نسبیت، که حرکت را بی ارتباط با اجسام منفرد تعریف می کند حل نمودم. به عنوان مثال، می توانیم ارتباط برادرهای دوقلو را ستاره های واقع در دوردست در نظر بگیریم."

در حقیقت با استفاده از ارتباطات احتمالی، در روش پروفسور کاک اینگونه فرض شده که کائنات خصوصیات کاملا مشابهی دارند و صرفنظر از اینکه در کجا قرار بگیرند، ویژگی کلی آنها با موقعیت تغییر نمی کند.

پروفسور کاک ادعا می کند با جهانی شدن راه حلی که او برای پارادوکس دوقلوهای انیشتین به اثبات رسانده، درک جوامع علمی از نسبیت افزایش خواهد یافت و حتی ممکن است تاثیراتی بر ارتباطات و کامپیوتر، خصوصا طراحی سیستم های ارتباطی با قابلیت های بالاتر برای استفاده در عملیات فضایی داشته باشد.