پارادوکس دوقلو ها

 

جابجایی به سوی سرخ گرانشی : (نسبیت عام)
انرژی و فرکانس نور در اثر صعود در یک میدان گرانشی کاهش یافته و یا به عبارت دیگر طول موج آن افزایش می یابد . و نیز می دانیم کمترین طول موج در بین نور های مرئی متعلق به قرمز (سرخ) است .
در نتیجه رنگ ها به سمت سرخ جابجا می شوند که به این پدیده جابجایی به سوی سرخ گرانشی می گویند !
باید بدانیم که عکس این مساله نیز به طور کامل صادق است یعنی انرژی و فرکانس نور در اثر سقوط در یک میدان گرانشی افزایش پیدا می کند .
اگر بحث مربوط به جابجایی به سوی سرخ گرانشی را بپذیریم ، می توانیم به بررسی زمان ، تحت میدانهای گرانشی بپردازیم .

زمان ، تحت میدانهای گرانشی : (نسبیت عام)
اکنون بیایید فرض کنید در فاصله خاصی از یک میدان گرانشی یکنواخت و متمرکزی (ستاره/سیاره) قرار گرفته اید و می خواهید پیامهایی را به سطح ستاره یا سیاره ی مورد نظر بفرستید .
نقطه ای که شما در آن واقع هستید راA و نقطه ای که پیامهای شما را دریافت می کند B بنامید و فاصله ی بین A تا B را همواره ثابت فرض کنید .
اگر جابجایی به سوی سرخ گرانشی را پذیرفته باشید ، خواهید پذیرفت که فرکانس دریافتی در آشکارساز B بیشتر از فرکانسی است که شما از نقطه ی A فرستاده اید .
به هر حال آشکارساز B همان تعداد مشخص ارتعاشاتی را که A فرستاده است دریافت خواهد کرد.
پس این اختلاف دریافت ها در واحد زمان را چگونه توجیه خواهیم کرد ؟
با توجه به اینکه فرکانس عبارت است از تعداد نوسانات در واحد زمان ،پس آیا اختلاف در فرکانس نمی تواند ناشی از اختلاف در زمان باشد ؟
به طور قطع این اختلاف در فرکانسها باید ناشی از اختلاف زمان باشد . یعنی آهنگ کار ساعت A با آهنگ کار ساعت B متفاوت است .
می گوییم :
ساعتهایی که در ناحیه ای با پتانسیل گرانشی زیاد قرار دارند ،
از ساعتهایی که در ناحیه ای با پتانسیل گرانشی کمتر قرار دارند ،
تند تر کار می کنند .

خداوند هرگز تاس نمی اندازد !! / Dice

پارادوکس دوقلو ها یا پارادوکس ساعت ها (نسبیت خاص)
اگر به نسبیت خاص اینشتین مراجعه کنیم خواهیم فهمید ساعتهای متحرک نسبت به ساعتهای ثابت کندتر کار می کنند .
دو ساعت را که نسبت به هم ساکن هستند را با هم همزمان می کنیم . یکی از ساعتها را درون سفینه ای قرار می دهیم که با سرعت u نسبت به ساعت اول به مدت t حرکت می کند .
حال که می دانیم ساعت اول چه عددی را نشان می دهد ، سوال این است که ساعت دوم چه عددی را نشان می دهد ؟
آلبرت اینشتین اینگونه بیان می کند که ساعت دوم عدد T را نشان می دهد که از رابطه زیر بدست می آید .
T = t √[1-(u/c)^2

پارادوکس دوقلوها
تیم و جیم دو قولوهای هم سانی هستند که بیست سال سن دارند ، تیم که ماجراجوتر است تصمیم می گیرد به یکی از ستارگان نزدیک زمین که به فاصله ی 35 سال نوری از زمین قرار دارد سفر کند .
سفینه ی تیم در نوع خود بی نظیر است و می تواند به سرعت شتاب بگیرد و در مدت کمی به سرعت 0.99C برسد . وقتی به آنجا می رسد آنجا را جای ناخوشایندی می یابد و با همین سرعت به زمین باز می گردد .
هنگامی که از سفینه پیاده می شود شگفت زده می شود . همه جا تغییرات خیلی زیادی را مشاهده کرده و هنگامی که وارد خانه خود ، که به سختی پا بر جا مانده بود می شود ، برادر خود را فرد سالخورده و فرتوت می یابد ، در حالی که خود کمتر از 10 سال از عمرش گذشته است !

آلبرت انیشتین در مورد ساعتها و هم زمانی می گوید :
نگویید که قطار ساعت 7 به ایستگاه می رسد . بلکه بگویید رسیدن قطار به ایستگاه و نشان دادن ساعت 7 توسط عقربه های ساعت هم زمان است !
می دانیم ساعتهای اتمی دقیق ترین ساعتهایی هستند که بشر تا به حال داشته است !

اما آیا می دانید یک ساعت اتمی چگونه کار می کند ؟
فرکانس نور گسیل شده ، از اتمها یی که به نحو مناسبی تحریک شده اند ، اغلب با دقت بسیار زیادی ثبت می شوند . تا آنجایی که می دانیم اتمها از ابتدای پیدایش تاکنون تغییری نکرده اند و همچنین مطمئن هستیم که طی قرنهای آینده نیز تغییر نخواهند کرد ، و عواملی همچون آتش سوزی ، زمین لرزه ، یا جنگ و مانند آنها اتمها را در معرض نابودی قرار نمی دهند . از این رو تابشهای اتمی ، استاندارد های زمانی بسیار مطلوب و ماندگاری هستند .
امروزه یک ثانیه عبارت است از 9,192,631,770 بار دوره ی تناوب نوسان مربوط به یک گذر اتمی ویژه ی اتم سزیم .
به طور معمول در تمامی آزمایشهایی که به تعیین بسیار دقیق فاصله های زمانی طولانی نیاز دارند ، از ساعتهای سزیم استفاده می شود .
فرض کنید اتم گسیل کننده ، ساعتی با شد که آهنگ کار آن برابر با فرکانس تابش باشد . بنا بر این هرچه پتانسیل گرانشی محل اتم گسیل کننده زیادتر باشد فرکانس آن در مقایسه با اتم مشابهی که در محلی با پتانسیل گرانشی کمتر قرار دارد بیشتر است .
بهتر است بدانید که این مطلب (رابطه ی گرانش و زمان) که اولین بار توسط آلبرت اینشتین بیان شده است ، توسط وی و دیگر فیزیک دانان به صور مختلفی تا به حال تعبیر شده است .
یک سال پیش وقتی من به این مطلب (رابطه ی گرانش و زمان) رسیدم ، نتوانستم آن را در وحله ی اول بپذیرم و توجیه جدیدی را برای خود بیان کردم تا بتوانم این موضوع را بهتر قبول کنم .
توجیهی که شما در ادامه خواهید خواند ، توجیه دیگری است که شاید تا به حال ندیده باشید .
این تعبیر می تواند تا حد زیادی به شما کمک نماید تا رابطه ی گرانش و زمان را بهتر بپذیرید .
شاید بگویید وقتی مطلبی را آلبرت انیشتین بیانمی کندما چشم بسته قبول می کنیم .
اما من می گویم: ممکن است قبول کنید ،
اما تا هنگامی که آن را برای خود توجیه نکنید ،نمی توانید بدان مطلب ایمان داشته باشید !
توجیه تغییرات زمان تحت میدانهای گرانشی به بیان روشن تری از اصل هم ارزی و نسبیت خاص
با توجه به اصل هم ارزی می دانیم نتایج آزمایشات فیزیک که در شرایط یکسان، در چارچوبهای هم ارز انجام می گیرد ، یکسان است .
فرض کنید که شما در بلندترین طبقه از بلندترین آسمان خراش دنیا هستید . به داخل آسانسور می روید و دکمه ی مربوط به طبقه ی مورد نظر را فشار می دهید . در همین لحظه کابل آسانسور پاره شده و ترمز های آن نیز عمل نمی کنند !
آسانسور در حال سقوط است وشما وحشت زده احساس بی وزنی می کنید !
گویی هیچ میدان گرانشی بر شما اثر نمی کند ! شما احساس بی وزنی می کنید !
شما با سرعت به سمت پایین سقوط می کنید !
می دانیم اگر نسبت به یک چارچوب سرعت داشته باشیم آهنگ کار ساعت ما ، به همان نسبت کند تر خواهد شد !
آیا آسانسور در حال سقوط نسبت به مرجع گرانشی خود سرعت ندارد ؟ !
آیا آسانسور در حال سقوط هم ارز یک چارچوب بدون گرانش نیست ؟ !
( در اینجا علامت تساوی به معنای هم ارز بودن چار چوبهاست )
چارچوب متحرک = آسانسور در حال سقوط = چارچوبهای ثابت و بدون گرانش 
آیا در هر سه چارچوب ، آهنگ کار ساعت ها کندتر نمی شود ؟
آیا آهنگ کار ساعت ها در چارچوبهایی که دارای میدان گرانشی هستند تندتر نیست ؟
گردآونده : دنیایی از همه چیز | www.donyaha.com
گرفته شده از : www.hupaa.com

/ 0 نظر / 20 بازدید