صفحه 1:
موضوخ مورد بحت ما
معماى تاراد و كس"دوقلوهاى اديشتين
این معما که به معمای ساعتهادوقلوها ویالانژون معروف است رو اقاى
انیشتین دز سال ٩۰۵ ادر سنن۲۶سالگی مطرح کردوقدمی ترینٌ
معمای نسبیتی است كه انيشتين به ان ياسخ داه است
خود انيشتين براى توضيح اين مسئله مثال 3اشاعت را مطرح
مى كند يكى ساكن و ديكرى در حال حركت است. طبق
قوانين فيزيك نسبيت عقربه هاى ساعتى كه با سرعتى
نزديك به سرعت نور در حركت است كندتر از ساعتى كه
ثابت است بيش مى رود. به بيان سادة تر سرعت نور سبب
كندى زمان مى كردد
صفحه 2:
صفحه 3:
بصن مطلت مشتشر شده فوق. اين واقعیت که. در اجسام متحرک زمان کندتر عمل
1 الل oS a ب اجام مات یود تکرار شده و بهواثيات
صفحه 4:
TID SS inca ot اكنو
منتشر شده و در شمارا paul,
چاپی این ham قرار ۶
صفحه 5:
بانی شدن راه حلی که او برای پارادوکس
ده ز نسبیت افزایش خواهد
8 درک جوامع علمی از نسبیت افزایش خوا
صفحه 6:
trovelor is
أ ممه سم
صفحه 7:
اما آیا می دانید یک ساعت"اتمی چگونه کار می کند ؟
فر کانس نور گسیل شده . از اتمها یی که به نحوقناسبی تحریک شده اند رظب بآ
دقت بسیاوززیادی ثبت می شوند . تا آنجایی که می دانیم اتمها از ابتدای پیدآیش
تاکنون تغییری نکرده اند و همچنین مطمئن هستیم که طی قرنهای آینده ز
نخواهند کرد ؛ و عواملی همچون آتش سوزی" زمین لرزه»ا جنگ و مانتد آنها اتمها
را در معرض نابودی قرار نمی دهنذ . از این رو تابشهای آتمی استاندارد های زمانی
پسیار مطلوب و ماند گاری»هستند .
کت ثانته»عبارت_است از ٩۰۱ ٩۲,۶۳۱,۷۷۰ 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 آننتفاده می شود .
صفحه 8:
صفحه 9:
صفحه 10:
با این که برای توضیح پارادوکس دو قلوها نیازی به استفاده از نظریه ی نسبیت
عام نیست ما ممکن است از خود بپرسیم اگر می توانستیم از چارچوبهای مرجع
شتابدار استفاده کنیم نتیجه به چه صورت در می آمد.در این صورت ما می
توانستیم سفینه ی فضایی را به عنوان چارچوب مرجع خود به کار ببریم به طوری
که فرد داخل سفینه ساکن بوده و این فرد روی.زمین است که در این چارچوب
یک سفر رفت و بر گشت فضایی انجام می دهد در آين حالت نتیجه به دست آمده
اين است كه در اين جارجوب بايذ يى میدان.گرانشی" برای توجیح شتابهایی که
فرد داخل سفینه احساس می کند و اين حقیقت که فرد روی ژمین با این که یک
سفر رفت و بر گشت انجام می دهد هیچ,شتاین احشناس نمی کند وجود داشته
باشد در این ضورت اگر ققلانطور که نسبیت عام ایجاب می کند , جا به جایق
قرکانتس نور را در اين میدان گرانشّی حساپ کنیم به همان نتیجه ای میرسیم که
در نسبیت خاص میرسیدیم .
أشنايى با نسبيت خاص رابرت رزتیک
صفحه 11:
تهیه کننده:
روح ا... بابایی
Li Sus ال
/ واج 55
ما
بحث
مورد
موضوع
موضوع مورد بحث ما
معمای پارادوکس دوقلوهای انیشتین
معمای پارادوکس دوقلوهای انیشتین
این معما که به معمای ساعتهادوقلوها ویاالنژون معروف است رو اقای
انیشتین در سال1905در سن26سالگی مطرح کردوقدمی ترین
معمای نسبیتی است که انیشتین به آن پاسخ داده است
خود انیشتین برای توضیح این مسئله مثال دو ساعت را مطرح
می کند یکی ساکن و دیگری در حال حرکت است .طبق
قوانین فیزیک نسبیت عقربه های ساعتی که با سرعتی
نزدیک به سرعت نور در حرکت است کندتر از ساعتی که
ثابت است پیش می رود ،به بیان ساده تر سرعت نور سبب
کندی زمان می گردد
اما در عصر معاصر این پارادوکس به این ترتیب تشریح شده است که فرض کنید
دو برادر دو قلو داریم ،یکی از آن دو در یک شاتل فضایی با سرعتی نزدیک به
سرعت نور در حال مسافرت است و دیگری در جای خود بر روی زمین ثابت
ایستاده است .پس از گذشت زمان کافی برادری که ثابت بر روی زمین ایستاده
.است در مقایسه با دیگری که در حال حرکت بوده پیرتر به نظر می رسد
پروفسور سوباشا کک پروفسور مهندسی الکترونیک و کامپیوتر در دانشگاه
لوییزیانادر این باره می گوید ":اگر یکی از دوقلوها که در سفینه فضایی در حال
مسافرت است ،در نزدیکترین ستاره که 4.45سال نوری با زمین فاصله دارد،
بتواند با سرعتی معادل 86درصد سرعت نور حرکت کند ،پس از بازگشت به
محل اولیه خود در روی زمین ،پنج سال از امرش راگذرانده است.در حالیکه برادر
دوقلویش که بر روی زمین باقی مانده بیش از 10سال از عمرش خواهد
".گذشت
بر طبق مطلب منتشر شده فوق ،این واقعیت که در اجسام متحرک زمان کندتر عمل
می کند ،در طول سالیان گذشته با انجام آزمایشات متعدد تکرار شده و به اثبات
رسیده است.
پارادوکسی که در این قضیه وجود دارد ،این است که اگر دوقلویی که در زمین قرار
دارد را در مقایسه با دوقلوی دیگر در حرکت فرض کنیم (و در واقع دیگری را
ثابت بگیریم) ،او برادری است که باید دیرتر پیر شود.
هر چند انیشتین و دانشمندان دیگر تالش بسیاری برای حل این معما انجام داده
بودند ،اما تا کنون هیچ یک از فرمول های بدست آمده نتوانسته بود پاسخ رضایت
.بخشی برای این قضیه باشد
اکنون یافته های پروفسور کک در ژورنال آنالین بین المللی فیزیک نظری
منتشر شده و در شماره آینده نسخه چاپی این نشریه نیز قرار خواهد گرفت.
او در این باره 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 کک اینگونه
فرض شده که کائنات خصوصیات کامال 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 باالتر برای استفاده در عملیات .فضایی داشته
باشد
یک نظرمخالف:
اخیرا برخی از محققین به نتایجی مغایر با نظریه فوق دست یافتند و معتقدند
سفر به فضا ،تاثیری کامال برعکس دارد و حتی ممکن است انسان را به پیری
زودرس دچار کند.
فرانک کوچینوتا ( - )Frank Cucinottaاز دانشمندان برجسته ناسا
( )NASAدر زمینه تشعشعات -در مرکز فضایی جانسون ،در این باره می
گوید" :مشکل نظریه انیشتین این است که ما نمی توانیم تشعشات فضایی و روند
طبیعی گذر عمر را در علم بیولوژی بگنجانیم".
او می افزاید" :حرکت در فضا امکان نفوذ اشعه به داخل کروموزم های شخص را
ایجاد می کند ،این عمل ممکن است به تلومرها ( - )telomerسرپوش
مولکولی کوچکی در انتهای - DNAآسیب برساند .با بازگشت به زمین ،فقدان
تلومرها ارتباط مستقیم با سالخوردگی پیدا می کند.
اما آيا مي دانيد يك ساعت اتمي چگونه كار مي كند ؟
فركانس نور گسيل شده ،از اتمها يي كه به نحو مناسبي تحريك شده اند ،اغلب با
دقت بسيار زيادي ثبت مي شوند .تا آنجايي كه مي دانيم اتمها از ابتداي پيدايش
تاكنون تغييري نكرده اند و همچنين مطمئن هستيم كه طي قرنهاي آينده نيز تغيير
نخواهند كرد ،و عواملي همچون آتش سوزي ،زمين لرزه ،يا جنگ و مانند آنها اتمها
را در معرض نابودي قرار نمي دهند .از اين رو تابشهاي اتمي ،استاندارد هاي زماني
بسيار مطلوب و ماندگاري هستند .
امروزه يك ثانيه عبارت است از 9,192,631,770بار دوره ي تناوب نوسان مربوط
به يك گذر اتمي ويژه ي اتم سزيم .
به طور معمول در تمامي آزمايشهايي كه به تعيين بسيار دقيق فاصله هاي زماني
طوالني نياز دارند ،از ساعتهاي سزيم استفاده مي شود .
فرض كنيد اتم گسيل كننده ،ساعتي با شد كه آهنگ كار آن برابر با فركانس تابش
باشد .بنا بر اين هرچه پتانسيل گرانشي محل اتم گسيل كننده زيادتر باشد فركانس
آن در مقايسه با اتم مشابهي كه در محلي با پتانسيل گرانشي كمتر قرار دارد بيشتر
است و ساعتهايي كه در ناحيه اي با پتانسيل گرانشي زياد قرار دارند ،از ساعتهايي كه
در ناحيه اي با پتانسيل گرانشي كمتر قرار دارند ،تند تر كار مي كنند
بهتر است بدانيد كه اين مطلب (رابطه ي گرانش و زمان) كه اولين بار توسط آلبرت
انيشتين
بيان شده است ،توسط وي و ديگر فيزيك دانان به صورتهای مختلفي تا به حال تعبير
شده است .
جواب پارادوکس :
پاسخ انیشتین:
در این ادعا فرض می شود که اوضاع متقارن است ،ولی این فرض درست نیست
زیرا یکی از این ناظرها لخت نمی باشد .مسافری که رفته و برگشته دست کم
در سه لحظه شتاب دیده است وگرنه نمی توانست به مکان اول بازگردد و همین
تغییر سرعت یکی از ناظرها اوضاع را از تقارن خارج می کند .مسافر داخل
سفینه واقعًا با بدن خود می تواند شتاب را احساس کند و به طور مطلق معین کند
که در حرکت بوده است بدین ترتیب تنها ناظر در محل اولی لخت بوده و بر
مبنای نظریه ی نسبیت می تواند داوری درست کند .
نسیبت خاص هادی هادیپور
با این که برای توضیح پارادوکس دو قلوها نیازی به استفاده از نظریه ی نسبیت
عام نیست ما ممکن است از خود بپرسیم اگر می توانستیم از چارچوبهای مرجع
شتابدار استفاده کنیم نتیجه به چه صورت در می آمد در این صورت ما می
توانستیم سفینه ی فضایی را به عنوان چارچوب مرجع خود به کار ببریم به طوری
که فرد داخل سفینه ساکن بوده و این فرد روی زمین است که در این چارچوب
یک سفر رفت و برگشت فضایی انجام می دهد در این حالت نتیجه به دست آمده
این است که در این چارچوب باید یک میدان گرانشی ،برای توجیح شتابهایی که
فرد داخل سفینه احساس می کند و این حقیقت که فرد روی زمین با این که یک
سفر رفت و برگشت انجام می دهد هیچ شتابی احساس نمی کند وجود داشته
باشد در این صورت اگ᷊رهمانطور که نسبیت عام ایجاب می کند ،جا به جایی
فرکانس نور را در این میدان گرانشی حساب کنیم به همان نتیجه ای میرسیم که
در نسبیت خاص میرسیدیم .
آشنایی با نسبیت خاص رابرت رزنیک
پایان
تهیه کننده:
روح ا ...بابایی
منابع:
آشنایی با نسبیت خاص رابرت رزنیک
نسبیت خاص هادی هادیپور
ویکیپدیا
