อะไรคือข้อเท็จจริงที่น่าทึ่งที่สุดเกี่ยวกับทฤษฎีสัมพัทธภาพ?

การขยายเวลาไม่ใช่ส่วนกลับกันเพราะทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษเกี่ยวข้องกับค่าคงที่และค่าสัมบูรณ์ด้วย ดังนั้น, “มันไม่ใช่ญาติทั้งหมด”

พิจารณา ความขัดแย้งคู่: ลองนึกภาพฝาแฝดที่เหมือนกันสองคน, อยู่บ้านเฉยๆ, บนโลก, และอีกคนหนึ่งเดินทางสู่อวกาศ. แฝดเดินทางจะสตาร์ทเครื่องยนต์เพื่อเร่งความเร็ว. เขาเคลื่อนไหวด้วยความเร็วสม่ำเสมอ. เขาหันกลับมา (ถอยหลังการเร่งความเร็ว) และมุ่งหน้ากลับบ้านด้วยจรวดเพื่อกลับบ้าน. ในช่วงระยะเวลาพลิกกลับ, เขาเปลี่ยนหน้าต่างอ้างอิง. เขาเคลื่อนที่อีกครั้งด้วยความเร็วสม่ำเสมอในกรอบอ้างอิงอื่น. ดังนั้นนาฬิกาของฝาแฝดทั้งสองจึงไม่ซิงโครไนซ์อีกต่อไป. เขาเปิดเครื่องยนต์เพื่อชะลอความเร็วและตกลงสู่พื้นโลก. เขาได้พบกับแฝดผู้อาศัยอยู่ในโลกของเขาและพบว่าเขา มีอายุมากกว่ามาก มากกว่าที่เขาเป็น.

อ๋อ.! หากการเคลื่อนไหวทั้งหมดสัมพันธ์กัน, ถ้าอย่างนั้นใคร ๆ ก็สามารถโต้เถียงได้ - และผู้คนที่น่านับถือก็โต้แย้งเรื่องนี้ (เช่น. สิ่งที่น่าสังเกตมากที่สุดคือการคัดค้านของ Herbert Dingle) นั่นจากมุมมองของแฝดนักเดินทาง, เป็นแฝดคนอยู่บ้านที่เดินทางไปกลับเพราะตามทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษ, การขยายเวลาเป็นสิ่งตอบแทน. เพราะฉะนั้น, นาฬิกาของแฝดที่อยู่บ้านควรเดินช้ากว่านาฬิกาของแฝดที่เดินทาง, และในที่สุด, เมื่อฝาแฝดมาพบกันอีกครั้ง, แฝดนักเดินทางได้ค้นพบว่าแฝดผู้อาศัยอยู่บนโลก อายุน้อยกว่า.

แต่การขยายเวลาไม่ได้ตอบแทนกัน. หากแฝดเข้าพักที่บ้านมีอายุมากกว่าแฝดเดินทาง, แฝดเดินทางจะต้องมีอายุมากกว่าแฝดเข้าพักที่บ้าน. ผมหงอกเป็นความจริงของประสบการณ์. เราไม่สามารถสลับไปมาระหว่างฝาแฝดได้: จากทุกมุมมอง, กรอบอ้างอิงของแฝดอยู่บ้านคือกรอบเวลาที่ไม่ขยาย. ในเรื่องนี้, ทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษเกี่ยวข้องกับ ไม่เปลี่ยนแปลงและเรียกว่าสัมบูรณ์ ปริมาณ.

ธรรมชาติของการขยายเวลาแบบไม่ตอบแทนข้างต้นแสดงให้เห็นในวิธีที่เราแก้ความขัดแย้งคู่ในทางคณิตศาสตร์โดยใช้สูตรสัมพัทธภาพพิเศษ.

โดยใช้สูตรสัมพัทธภาพพิเศษ, เราแก้ปัญหาได้ครั้งเดียวในกรอบอ้างอิงของแฝดอยู่บ้าน, แล้วเราก็แก้มันอีกครั้งในกรอบอ้างอิงของแฝดเดินทาง.

แม้ว่าค่าที่แฝดทั้งสองใส่ไว้ในสูตรการขยายเวลาจะค่อนข้างแตกต่างกัน เนื่องจากแฝดแต่ละตัวจะวัดระยะทางและเวลาด้วยวิธีที่แตกต่างกันในกรอบอ้างอิงของเขา, เราก็ได้รับสิ่งเดียวกัน ผลลัพธ์สุดท้ายในทั้งสองกรณี: แฝดอยู่ที่บ้านมีอายุมากกว่าแฝดเดินทาง เมื่อทั้งสองได้พบกันอีกครั้ง.

คำตอบของฉันสำหรับคำถามในความคิดเห็น: ลักษณะสำคัญใหม่ล่าสุดของเวลาที่เกิดจากทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษคือนาฬิกา (แฝด) ความขัดแย้ง: การเปรียบเทียบนาฬิกาหนึ่งเรือนในระบบที่เคลื่อนที่กับนาฬิกาหลายเรือนในระบบที่เหลือ; ไม่มีการตอบแทนซึ่งกันและกัน, แต่ความสัมพันธ์แบบหนึ่งหลาย.

ตามจลนศาสตร์ของนิวตัน, การแยกแยะระหว่างเวลาท้องถิ่นไม่ใช่เรื่องสำคัญนัก, เวลาที่วัดด้วยนาฬิกาที่เคลื่อนไปตามเส้นทางใดเส้นทางหนึ่ง, และเวลาทั่วโลก, กำหนดให้เท่ากับเวลาที่แน่นอน: พวกเขาเห็นด้วยเสมอ.

ต่างจากจลนศาสตร์ก่อนสัมพัทธภาพ, ในรูปแบบ Minkowski ของทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษ, เวลาที่เหมาะสมระหว่างสองเหตุการณ์, ตามที่วัดโดยนาฬิกาในอุดมคติที่เดินทางระหว่างทั้งสองเหตุการณ์, ขึ้นอยู่กับประวัติของนาฬิกา, เช่น. บนเส้นทางผ่านกาลอวกาศ. นี่คือแก่นแท้ของความขัดแย้งคู่แฝด (นี่คือคำอธิบายของศาสตราจารย์. จอห์น สตาเชล).

เครดิต: กาลี ไวน์สไตน์