مفارقة التوأم
في الفيزياء، تعد مسألة مفارقة التوأم أو التوأم 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. تبدو هذه النتيجة كلغز محير لأن كلا من التوأمين ينظر للآخر على أنه مسافر بالنسبة للآخر، وهكذا، ووفقا لتطبيق لتباطؤ الزمن، فإن كل منهما يفترض أن يكتشف أن الآخر قد عمر أكثر منه على نحو متناقض.
في الحقيقة لا تمثل النتيجة مفارقة بالمعنى الحقيقي، نظراً لأنه من الممكن حلها في مجال الإطار القياسي للنسبية الخاصة. لقد تم بالفعل التحقق من ذلك عمليا بالاستعانة بقياسات ساعات سيزيوم ذرية دقيقة داخل طائرات محلقة في الجو [1] وكذلك الأقمار الاصطناعية.
بدءاً بپول لانگڤان عام 1911، أصبح هناك العديد من التفسيرات لهذه المفارقة، العديد منها اعتمد على عدم وجود تعارض، ولأنه لا يوجد تماثل فإن توأما واحدا فقط يكون قد خضع لتسارعات وتباطؤات في رحلته، وبالتالي التفريق بين الحالتين. أحد روايات الجدل في عدم التماثل التي جاء بها ماكس فون لاوه في 1913 كانت أن 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 كل من آينشتين، بورن ومولر بتباطؤ زمن الثقالي لتفسير مسألة العمر بناء على تأثيرات التسارع.[2] يمكن استعمال كل من النسبية الخاصة والتباطؤ الزمني الثقالي لتفسير تجربة هافيلي-كيتنگالتي استعملت لقياس تباطؤ الزمن بواسطة ساعات ذرية دقيقة موضوعة على طائرات محلقة.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
التاريخ
التفسير
تعتبر مفارقة التوأم من أشهر المفارقات المعروفة في الأوساط العلمية 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 نحو نجم بعيد بسرعة قريبة من سرعة الضوء، فيما يبقى الآخر على كوكب الأرض. وبعد عشر سنوات على تلك الرحلة، تفترض معادلات لورنز للنسبيّة أن من بقي على الأرض يهرم أسرع من أخيه بعشرين سنة أو أكثر، وفق سرعة مسافر الفضاء. وفي المقابل، لأن المسافر كان يبتعد بتلك السرعة، فإن من بقي على الأرض يبتعد عنه بالسرعة نفسها، مع بقاء مسافر الفضاء ثابتاً في مركبته.[3]
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 أن ذلك التناقض يتحدّى المنطق العلمي السليم، وهو ناتج من أن 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
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.
{{cite journal}}
: 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.{{cite journal}}
: Unknown parameter|coauthors=
ignored (|author=
suggested) (help) - ^ Max Jammer (2006). Concepts of Simultaneity: From Antiquity to Einstein and Beyond. The Johns Hopkins University Press. p. 165. ISBN 0801884225.
- ^ "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". Relativity: Special, General, and Cosmological. Oxford University Press. p. 43. ISBN 0-19-856731-6.
- Gravitational time dilation; time dilation in circular motion
- John A Peacock (2001). Cosmological Physics. Cambridge University Press. p. 8. ISBN 0-521-42270-1.
- Silvio Bonometto, Vittorio Gorini, Ugo Moschella (2002). Modern Cosmology. CRC Press. p. 12. ISBN 0-7503-0810-9.
{{cite book}}
: CS1 maint: multiple names: authors list (link) - Patrick Cornille (2003). Advanced Electromagnetism and Vacuum Physics. World Scientific. p. 180. ISBN 981-238-367-0.
وصلات خارجية
- 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