Тема: Парадокс Близнецов? и прочая физика-шмизика.

[Мунин›]

Собственно, в теме "Жизнь-1" Ilnur интересовался, как современная наука физика разбирается с некоторыми традиционными для нее трудностями, среди которых назвал Парадокс близнецов. Я ему ответил, что это, собственно, к трудностям современной науки не относится, и предложил аккуратненько разобрать этот "парадокс" с точки зрения СТО.

Это такая лирическая душещипательная история...
Про то, как на на Земле родились два близнеца, допустим, Петя и Вася. Родились одновременно (10 минут роли не играют). Вместе росли, вместе ходили в школу, потом в институт, вместе жени... неважно.

Так вот, когда они были еще молоды, Петя отправился в космическое путешествие к далекой звезде. Так как звезда была далекая, то ракета была быстрая (допустим, 0,99c, c - скорость света). Слетал Петя туда и обратно, а из-за большой скорости ракеты время на космическом корабле шло медленнее, поэтому для него весь полет прошел быстро.

А когда прилетел Петя на Землю, встретили его с цветами, то пришел он в гости к Васе. А Вася уже состарился. На десятки лет.

               

               

[Снорри›]

А в чем парадокс-то? Ну, состарился один. Ну а проблема где? Или я чего-то не понял?

               

               

[Мунин›]

Просто некоторые пытаются применить понятие об относительности, и переставить близнецов местами, пересесть в систему отчета другого близнеца...
Им кажется, что если такое сделать, то старше в момент встречи должен оказаться Петя. На самом деле, конечно, нет - результат не меняется, просто в другой системе отсчета задачу чуть труднее анализировать.

               

               

[Снорри›]

Наверное, я глупее, чем выгляжу..

Имхо, если для Васи жизнедеятельность Петиного организма замедляется, то, соответственно, для Пети ускоряется жизнедеятельность Васи, а заодно всей остальной планеты...

Разве не так? И опять я не вижу парадокса.. Видимо, меня нельзя к физике слишком боизко подпускать

               

               

[Мунин›]

Ты не глупее, ты, наоборот. исключительно толков.

Но дело не в жизнедеятельности, а в ходе самого Времени. Оно замедляется, а не жизнедеятельность. То есть замедляются все процессы, и их относительные скорости остаются как были.

А во-вторых, это замедление кажущееся - в том смысле, что зависит от системы отчета, в которой находится наблюдатель. Но не в том смысле, что его вообще нет: тот же парадокс близнецов представляет нам механизм того, как это замедление времени воплотить в жизнь.

Так вот. Когда ты неподвижен, а мимо тебя кто-то очень быстро летит - у него время идет медленнее. Всегда у него. Потому что ты неподвижен относительно своей сисетмы отсчета, а он - нет. Когда мимо Земли на офигенной скорости Из Космоса В Космос пролетает комета (просто так, пролететь ей здесь захотелось) - все зависит от того, в какой мы сситеме отсчета. Если мы сидим на Земле - время течет медленнее на комете. Если мы на комете - время течет медленнее на Земле. И то, и другое - правильное описание одной и той же физической реальности.

Вот это и называется принципом относительности (в СТО): в какой бы инерциальной системе отсчета ты не сидел, физические законы вокруг тебя действуют одни и те же. Если кто-то движется - у него сокращается длина и замедляется время. А у тебя - нет, потому что ты неподижен.

               

               

[Снорри›]

Правильно ли я помню, что "инерциальная система отсчета" - это система, которая движется с постоянным равномерным ускорением? Или я что-то путаю?

               

               

[Raccoon›]

Мунин, душещипательная история у тебя вышла офигительно, но даже я не поняла, в чём здесь пародокс. Не все знают, что такое инерциальная система отсчёта.

Так. Парадокс в том, что Вася сидел дома, в своей инерциальной системе отсчёта (инерциальная -- это система, которая покоится, либо движется равномерно и прямолинейно). Петя тоже сидел в своей инерциальной ракете. С точки зрения Васи Петя быстро летел, и в петиной системе время текло медленно. Значит, Петя вернётся молодым. С точки зрения Пети Вася сидел на Земле, быстро движущейся относительно ракеты, и время там текло медленно, значит, когда Петя вернётся домой, Вася будет гораздо моложе Пети.
Вопрос: кто должен оказаться моложе?

               

               

[Снорри›]

Енотя, джаночка, а с какого перепою Земля движется равномерно и прямолинейно?? И второе - если равномерно и прямолинейно движется ракета, то как она разворачивается, чтобы вернуться обратно на Землю??

               

               

[Мунин›]

Цитата из: kidd 79ый on 26-11-2002, 16:02:43
Правильно ли я помню, что "инерциальная система отсчета" - это система, которая движется с постоянным равномерным ускорением? Или я что-то путаю?


Если ускорение равно нулю, то ничего не путаешь

Цитата из: Raccoon on 26-11-2002, 17:08:51
Мунин, душещипательная история у тебя вышла офигительно, но даже я не поняла, в чём здесь пародокс.


Какие у нас пушистые гости!!!

А парадокса-то и нет. Я уже говорил. А ситуация... Разные люди в ней разным вещам удивляются. Для кого-то вообще нова и непонятна идея замедления времени в движущихся телах.

Цитата из: Raccoon on 26-11-2002, 17:08:51
Так. Парадокс в том, что Вася сидел дома, в своей инерциальной системе отсчёта (инерциальная -- это система, которая покоится, либо движется равномерно и прямолинейно). Петя тоже сидел в своей инерциальной ракете. С точки зрения Васи Петя быстро летел, и в петиной системе время текло медленно. Значит, Петя вернётся молодым. С точки зрения Пети Вася сидел на Земле, быстро движущейся относительно ракеты, и время там текло медленно, значит, когда Петя вернётся домой, Вася будет гораздо моложе Пети.
Вопрос: кто должен оказаться моложе?


Ну, в таком изложении действительно парадокс. Только Петя сможет прилететь домой, только когда облетить всю топологически замкнутую Вселенную

Цитата из: kidd 79ый on 26-11-2002, 18:07:05
Енотя, джаночка, а с какого перепою Земля движется равномерно и прямолинейно?? И второе - если равномерно и прямолинейно движется ракета, то как она разворачивается, чтобы вернуться обратно на Землю??


Ну, Земля с перепою... Таки может считаться инерциальной системой отсчета, потому что ее дергания вокруг этого Желтого Карлика, что примостился рядом, практически никакой роли не играют. И скорость у них мала, и ускорение...

И вообще, в физике ничего не бывает абсолютного. Инерциальная система - с какой-то точностью. По сравнению с околосветовыми скоростяим Пети, Васино движение вместе с Землей пренебрежимо мало.

А ракета... почему-то многие считают, что дело в ускорении... Хотят сделать его большим. или наоборот, маленьким. Дело в том, что у улетающего Пети и у возвращающегося Пети разные скорости, и поэтому разные системы отсчета. А систему отсчета разворачивающегося Пети можно даже не рассматривать (она неинерциальна).

               

               

[Снорри›]

Ндя.. чем дальше в лес, тем толще партизан..

Хорошо, суть парадокса я понял (как мне кажется). Но вопрос, насколько я помню, состоял в том, как именно современная наука отвечает на этот буржуазный и псевдонаучный парадокс.

И как же она, собственно, отвечает?

P.S. Я знаю, как _я_ бы ответил, но боюсь, мой ответ будет антинаучнее любого парадокса .

               

               

[Мунин›]

Харасё. Кстати, твой ответ тоже интересует

Так вот, по сути нужно вести речь о трех инерциальных системах отсчета. На первом рисунке я просто нарисовал мировые линии Васи (красным) и Пети (зеленым), и изобразил ход их собственного времени (один кружок - один год).
(http://m-mt.chat.ru/pics/twins/tw1.gif)(http://m-mt.chat.ru/pics/twins/tw2.gif)(http://m-mt.chat.ru/pics/twins/tw3.gif)(http://m-mt.chat.ru/pics/twins/tw4.gif)
На втором рисунке поясняется физиеская картина в системе отсчета Васи: пунктиром обозначены линии равного времени, то есть множества событий, происходящих одновременно в системе отсчета Васи. Видно, что для Васи годы идут своей чередой, а Петино время замедлено в полтора раза и по пути туда, и по пути обратно. Чтобы проще рисовать, я вместо корня из 2 использовал значение 1,5 - на облик картинок это не сильно влияет.
На третьем рисунке мы переходим в инерциальную систему отсчета улетающего Пети. Видно, что переход между системами отсчета затрагивает не только пространство, но и время: меняется не только понятие "в одном месте в разное время", но и "в одно время в разных местах". Пунктир показывает события одновременные с точки зрения улетающего Пети, и для него действительно время идет быстрее, чем для оставшегося Васи. Если бы Петя не развернулся, ситуация бы всегда оставалась симметричной.
Наконец, мы пересаживаемся в систему отсчета возвращающегося Пети. Теперь движение относительно Васи происходит с той же большой скоростью, но в обратную сторону. И опять, если смотреть на одновременность событий с точки зрения Пети, время для Васи идет замедленно. Но дело в том, что теперь у нас другой момент жизни Васи считается одновременным моменту разворота Пети. И Петя, прилетев домой, успешно встречает своего ставшего старшим брата-близнеца.
Происходит это оттого, что в СТО нет абсолютной одновременности событий, разнесенных пространственным интервалом - точно так же, как в галилеевской относительности не было абсолютной пространственной системы координат, неподвижной во времени. Введя какую-то пространственно-временную систему координат, мы как-то устанавливаем одновременность событий во Вселенной, но, перейдя в другую систему, мы обнаруживаем, что одновременными стали другие события, а ранее одновременнные - перестали ими быть. Между прочим, отсюда же проистекает одна из причин невозможности сверхсветового движения: если бы мы могли двигаться быстрее света, то в другой системе отсчета получалось бы, что мы движемся вспять во времени. А тогда, вернувшись тем же макаром обратно, можно было бы попасть в прошлое и нарушить принцип причинности.

               

               

[Снорри›]

Ага.. теперь понятно, почему мой дядя называет меня визуалом

С картинкой и правда все гораздо понятнее, спасибо .

Что касается моего антинаучного ответа, то он таков:

Вася, оставшись на Земле, считает, что при встрече моложе будет Петя. Петя, летая по Галактике, считает, что при встрече моложе окажется Вася.

Но проблема Пети заключается в том, что он-то летит один, а с Васей осталось на Земле 6 миллиардов, которые полностью разделяют его точку зрения.

И в результате Петя, как человек разумный (а клинического имбецила вряд ли отправили бы в первый дальний полет), понимает, что к моменту возвращения лучше для него не умничать, а изо всех сил постараться соответствовать ожиданиям всего прогрессивного человечества, ожидающего его возвращения

Как я и предупреждал, наукой здесь и не пахнет .



               

               

[Нолеквен›]

Мунин, но на основе этого можно сделать машину времени... Правда работать она будет только в будущее...

               

               

[Мунин›]

Да. И это давно известно. А недавно на основе ОТО придумали, как сделать машину времени в прошлое.

               

               

[Панджшерский Лев›]

Интересно будет посмотреть на мир после того, как будет создана машина в прошлое.

               

               

[Мунин›]

А она не может забросить в прошлое глубже того момента, когда она была построена.

               

               

[Нолеквен›]

Мунин, а где поконкретней можно об этом почитать?

               

               

[Снорри›]

Цитата из: Мунин [Энт Долгодум] on 15-12-2002, 16:23:15
А она не может забросить в прошлое глубже того момента, когда она была построена.



Прости, пожалуйста: построена или запущена ?

               

               

[Мунин›]

Запущена.

Где почитать? Блин, ну не знаю я. Жуткая тоска овладевает мной, как начинаю думать о научно-популярных изданиях у нас в стране. Чуть ли не самое лучшее из них - новости "Компьютерры", на полном серьезе.

Все эти новомодные "Ломоносов" и "Что нового в науке и технике" - страшная пошлятина, выдержанная в стиле "глянцевых журналов", и не отличающая науки от антинауки совершенно. Прекрасный пример того, что можно сотворить, посадив писать о науке журналистов, не секущих в ней совершенно.

В советские годы очень неплохи были "Наука и жизнь" и "Химия и жизнь". Что с ними сейчас - не знаю, но лет пять-семь назад там вполне писали и про червоточины, и про ячеистую структуру Вселенной.

Великое дело - Scientific American, в русском переводе "В мире науки". Есть в интернете на английском - но на английском и вообще информации побольше. Можно и Nature найти, если постараться.

Книг научно-популярных я тоже давно не видел. В конце 80-х - начале 90-х было несколько хороших книг Новикова, но с тех пор я за ним не следил. Издаются вещи интересные, но нетривиальные (требуется начало высшего образования), например, "Структура пространства-времени" Пенроуза, кажется. И вообще, не-популярной глубокотеоретической литературы - завались, только надо знать, как называется то, что тебе интересно. И не напороться на вещи, которые тебе не по зубам.

А вообще, одним из лучших моих источников знания является 5-томная Физическая Энциклопедия издания 90-х годов. Оттуда, кстати, я вычитал инфляционную теорию и многое другое.

А в качестве основ - тут и старые добрые зарекомендовавшие себя учебники вузов хорошо идут, начиная с того же Ландау и Лившица (на последнем издании IV тома авторы - Берестецкий, Лившиц, Питаевский .

Так что спросите-ка лучше у людей, скажем, с физфака или физтеха.


               

               

[Снорри›]

Цитата из: Мунин [Энт Долгодум] on 16-12-2002, 18:42:15
Запущена.

<..skipped..>


Так я и знал.. Так и знал... как в воду глядел.

Но тогда какой в ней смысл? То есть я, в 25 лет, в 2005 году, сажусь в ентот, извините, ероплан, его запускают..

А я сижу в нем унутри, и ничего вокруг себя не вижу, ибо если я из него захочу вылезти, то придется его останавливать..

Через 15 лет, в 2020 году его останавливают, он срабатывает, и я снова оказываюсь в 2005 году, а мне уже 40 лет. И на фиг мне это надо??

Или все не так, на самом деле?