Wenn es zwei Zwillinge gibt. so dass einer von ihnen eine Weltraumreise unter Beibehaltung einer konstanten Geschwindigkeit unternimmt und einer nie zur Erde zurückkehrt, und die Zwillinge beschließen, sich nie zu treffen, sondern sich gegenseitig durch einen Lichtimpuls oder eine andere Methode Informationen über ihr Alter zu senden.
Wenn man dann weiß, dass er jünger ist, wird er dann nicht wissen, dass er derjenige ist, der reist, und damit das Relativitätspostulat verletzen, dass alle Inertialsysteme in Bezug auf alle Phänomene gleich sind und dass man nie wissen kann, ob er sich mit konstanter Geschwindigkeit bewegt.
Wenn sich die Zwillinge nie treffen, sondern einfach in einer geraden Linie mit konstanter Geschwindigkeit weiterfahren, wird jeder Zwilling den anderen als jünger ansehen. Das Paradox* tritt nur auf, wenn einer oder beide der Zwillinge beschleunigt werden, was natürlich notwendig ist, damit sich die Zwillinge wieder treffen.
das ist natürlich kein Paradoxon, nur ein nicht intuitives Ergebnis!
Was wäre, wenn sie sich, ohne sich zu treffen, einen Lichtimpuls senden, damit sie das Alter des anderen erkennen können?
Das Ergebnis wird immer noch das gleiche sein - jeder Zwilling beurteilt den anderen Zwilling als langsamer als er selbst.
Das gegenseitige Senden eines Lichtimpulses beinhaltet jedoch andere Faktoren, die berücksichtigt werden müssen, wie z. B. die Flugzeit, und verkompliziert die Angelegenheit unnötigerweise.
Ein besserer Weg, meiner Meinung nach, um zu verstehen, was vor sich geht, ist wie folgt:
Positionieren Sie eine Überwachungsstation in einem festen Abstand (z. B. ein Lichtjahr) von der Erde entlang des Weges des weltraumfahrenden Zwillings und synchronisieren Sie die Uhr der Überwachungsstation mit der Uhr des erdgebundenen Zwillings. Die Entfernung zwischen der Erde und der Messstation sowie die Synchronisation der Uhren erfolgt durch den Austausch von Lichtsignalen.
Positionieren Sie außerdem eine weitere Überwachungsstation im gleichen festen Abstand hinter dem Raumschiff und synchronisieren Sie diese Uhr mit der Uhr des raumfahrenden Zwillings. Der Abstand zwischen dem Raumfahrzeug und dieser nachfolgenden Überwachungsstation sowie die Synchronisation der Uhren erfolgt durch den Austausch von Lichtsignalen.
Nehmen wir an, dass die Relativgeschwindigkeit der Zwillinge 0,5 c beträgt und dass in dem Moment, in dem der raumfahrende Zwilling die Erde passiert, die Uhr jedes Zwillings 0 anzeigt.
Jetzt ist die erste Überwachungsstation so programmiert, dass sie eine Nachricht an die Erde sendet, sobald das Raumschiff vorbeifliegt. Die Nachricht enthält die Zeit gemäß der Uhr der Überwachungsstation und die Zeit gemäß der Uhr des raumfahrenden Zwillings.
In ähnlicher Weise ist die folgende Überwachungsstation so programmiert, dass sie eine Nachricht an das Raumschiff sendet, sobald die Erde vorbeifliegt. Die Nachricht enthält die Zeit gemäß der Uhr der folgenden Überwachungsstation und die Zeit gemäß der Uhr des erdgebundenen Zwillings.
Da die Relativgeschwindigkeit 0,5 c beträgt , passiert das Raumschiff nach Ablauf von zwei Erdjahren die erste Messstation, die ein Lichtjahr von der Erde entfernt ist. Die Überwachungsstation sendet eine Nachricht an den erdgebundenen Zwilling mit folgendem Inhalt:
- Bahnhofsuhr: 2 Jahre
- Weltraumuhr: 1,732 Jahre
Jetzt erhält der erdgebundene Zwilling diese Nachricht ein Jahr später, aber das spielt keine Rolle. Was zählt, ist, dass, als das Raumschiff die Überwachungsstation passierte, 2 Jahre für den erdgebundenen Zwilling und 1,732 Jahre für den weltraumfahrenden Zwilling vergangen waren.
OK, es scheint also, dass der raumfahrende Zwilling tatsächlich langsamer altert. Aber...
Die Erde passiert die folgende Überwachungsstation, ein Lichtjahr vom Raumfahrzeug entfernt, nachdem zwei Raumfahrzeugjahre verstrichen sind. Die folgende Überwachungsstation sendet eine Nachricht an den raumfahrenden Zwilling mit folgendem Inhalt:
- Bahnhofsuhr: 2 Jahre
- Erdgebundene Uhr: 1,732 Jahre
Laut dieser Botschaft ist es also der erdgebundene Zwilling, der tatsächlich langsamer altert.
Dies scheint ein Paradoxon zu sein, ist es aber tatsächlich nicht. Das Paradoxe erscheint nur, wenn man davon ausgeht, dass der eine oder andere Zwilling tatsächlich , also absolut langsamer altert als der andere.
Aber es ist nicht so, dass ein Zwilling tatsächlich langsamer altert als der andere. Tatsächlich gibt es einen Referenzrahmen, in dem beide Zwillinge die gleiche Geschwindigkeit haben, in entgegengesetzte Richtungen, und daher in diesem Referenzrahmen genau gleich schnell altern .
Mit anderen Worten, die Frage "Welcher Zwilling altert langsamer?" hängt vom Bezugssystem ab, dh es gibt keine absolute Antwort .
Sie werden feststellen, dass für jede Überwachungsstation die Uhren synchronisiert und die Entfernung gemessen werden mussten. Worauf damals nicht hingewiesen wurde, ist folgendes:
Laut dem erdgebundenen Zwilling war die erste Überwachungsstation 1 Lichtjahr entfernt und die Uhr der Station war mit ihrer synchronisiert.
Nun, und das ist entscheidend für das Verständnis des obigen Ergebnisses , laut dem raumfahrenden Zwilling beträgt die Entfernung zwischen der Erde und der ersten Überwachungsstation weniger als 1 Lichtjahr, und außerdem sind die Uhren nicht synchronisiert .
Das ist symmetrisch. Der erdgebundene Zwilling sieht, dass die Entfernung zwischen dem Raumschiff und der folgenden Überwachungsstation weniger als 1 Lichtjahr beträgt und die Stationsuhr und die Weltraumuhr nicht synchronisiert sind.
Dies ist ein grundlegendes Ergebnis der Speziellen Relativitätstheorie: Uhren, die in einem Rahmen synchronisiert sind, erscheinen in einem sich relativ bewegenden Rahmen unsynchronisiert; Gleichzeitigkeit ist relativ .
Sobald Sie dies akzeptieren, werden die obigen Ergebnisse eher intuitiv als paradox.
Der Zwilling, der sich auf dem Raumschiff befindet, wenn er das Signal vom Zwilling auf der Erde empfängt, ist um die gleiche Anzahl von Jahren gealtert wie der Zwilling auf der Erde, weil beide in Bezug auf ihre eigenen Referenzrahmen ruhen und sich daher beide auf das Alter einigen, in das sie übertragen werden gegenseitig.
Isomorph
Benutzer1459524