Alam penuh dengan hal-hal dan paradoks yang menakjubkan. Dan salah satunya, terkait dengan gerakan dengan kecepatan cahaya, disebut "paradoks kembar".
Anda mungkin akrab dengan fenomena waktu paruh: banyak partikel subatom yang tidak stabil dan setelah beberapa saat meluruh (berubah menjadi sesuatu yang lain). Waktu paruh sebuah partikel adalah waktu yang dibutuhkannya untuk "menunggu" untuk mencapai kemungkinan peluruhan 50%.
Misalnya, waktu paruh muon adalah 2,2 mikrodetik. Jika Anda memiliki 100 muon, hanya akan ada 50 muon tersisa dalam 2,2 mikrodetik, bukan? Nyatanya belum tentu.
2,2 mikrodetik adalah waktu yang berlalu untuk muon. Jika Anda memiliki segelintir 100 muon stasioner, maka setelah 2,2 mikrodetik akan ada sekitar 50. Tetapi jika Anda memiliki teman yang terbang dengan roket dengan kecepatan 50% dari kecepatan cahaya, maka ketika 10 detik berlalu untuk Anda, itu akan memakan waktu 8, 66 detik.
Ternyata ini juga berlaku untuk muon. Jadi jika 100 muon Anda tidak statis, tetapi bergerak dalam akselerator partikel dengan kecepatan 50% kecepatan cahaya, maka setelah 2,2 mikrodetik dari sisi Anda, itu akan menjadi sekitar 1,9 mikrodetik untuk muon. Ini berarti bahwa saat ini Anda akan memiliki sekitar 55 muon.
Dalam kerangka acuan Anda, 2,54 mikrodetik akan berlalu, sedangkan 2,2 mikrodetik akan lewat untuk muon. Jadi, Anda memiliki 50 muon tersisa setelah 2,54 mikrodetik.
Apa hubungannya si kembar dengan itu?
Video promosi:
Mungkin Anda sedang membaca dan berpikir: apa hubungannya kembar dan paradoks dengannya? Anda tahu, ini adalah pertanyaan yang sangat bagus dan tepat waktu.
Bayangkan Anda memiliki saudara kembar. Dan bahkan di masa muda Anda, Anda mengetahui bahwa dia adalah penjahat dan berencana untuk mengambil alih dunia. Untuk menyingkirkan planet dari rencana mengerikannya, Anda memompanya dengan pil tidur, memasukkannya ke dalam roket, dan mengirimnya 90% kecepatan cahaya dari Bumi.
Sayangnya, karena efek pelebaran waktu pada kembaran Anda, waktu berlalu jauh lebih lambat. Dalam sembilan tahun Anda, hanya empat tahun berlalu untuknya. Jika, setelah sembilan tahun Anda, dia berhasil membalikkan kapalnya dan kembali dengan kecepatan yang sama, Anda akan berusia 18 tahun, dan dia - hanya delapan!
Biasanya ini adalah akhir dari pembahasan tentang paradoks, yang pertama kali dikemukakan pada tahun 1911 oleh Paul Langevin sebagai eksperimen pemikiran, dan disinilah semuanya berakhir. Namun, setelah meneliti lebih dekat "paradoks kembar", muncul pertanyaan yang menarik.
Paul Langevin.
Dari sudut pandang kembaran jahat Anda, Bumi dan Anda bergerak pada 90% kecepatan cahaya. Jadi, setelah sembilan tahun baginya, hanya empat tahun yang akan berlalu untukmu. Dengan kata lain, jika saudara kembar Anda berpikir delapan tahun telah berlalu dari keberangkatan untuk kembali untuknya, maka seharusnya hanya tiga setengah tahun untuk Anda!
Jadi, ketika kembaran jahat Anda kembali, siapa di antara Anda yang akan menjadi yang lebih tua? Inilah paradoksnya.
Tampaknya pertanyaan ini adalah putusan untuk teori relativitas khusus. Beberapa hari ini mengabdikan seluruh situs web untuk "mengekspos" SRT. Namun, kami dapat membuktikan secara ilmiah bahwa salah satu dari si kembar sebenarnya akan bertambah tua.
Paradoks Kembar adalah salah satu masalah yang memiliki solusi tunggal yang elegan (atau, bisa dikatakan, jawabannya). Seperti yang mungkin sudah Anda pahami, tugas ini melibatkan dilatasi waktu relativistik menurut teori relativitas khusus.
Keputusan
Mendekati solusi paradoks, pertama-tama bayangkan Anda dan saudara kembar Anda memiliki arloji di tangan Anda, dan pacar Anda dapat melacak waktu di arloji Anda dan dia. Anda dapat secara mandiri melacak waktu di jam tangan Anda, dan kembaran Anda di jam tangannya: semua orang ada di tempatnya. Tapi ini adalah jam yang tidak biasa: hanya berdetak setahun sekali - pada hari peringatan keselamatan Bumi dari salinan jahat Anda. Pada hari ini, Anda juga dapat bertukar pesan dalam bentuk pulsa elektromagnetik (Anda adalah keluarga). Dan di sini perlu dicatat bahwa cahaya dari teleskop dan sinyal elektromagnetik yang Anda kirimkan bergerak dengan kecepatan yang sama.
Sekarang, jika kami menggambar diagram ruang-waktu untuk Anda dan saudara kembar Anda, kami mendapatkan ini:
Diagram Paradoks Kembar / Sains ABC / Sains Telanjang.
Pada gambar di sebelah kiri, Anda memiliki kerangka acuan Anda sendiri. Di sebelah kanan kami melihat dua kerangka acuan yang berkaitan dengan keberangkatan dan kepulangan saudara Anda.
Kami akan melakukan penghitungan sesuai dengan kerangka acuan Anda. Misalkan kembaran Anda adalah 2,67 tahun cahaya dalam satu arah. Sekarang kita tahu jarak dan kecepatan pergerakannya, kita dapat menghitung waktu yang dibutuhkan untuk melakukan perjalanan: sekitar dua setengah tahun. Dari sudut pandang Anda, perjalanan si kembar memakan waktu sekitar enam tahun.
Jadi, ternyata saudara kembar yang jahat itu akan kembali ke bumi untuk membuat malapetaka dalam waktu sekitar enam tahun, meskipun itu akan menjadi dua setengah tahun lebih baginya. Akibatnya, semakin banyak kecepatan objek mendekati kecepatan cahaya, semakin "pengalaman" mereka melambat dibandingkan dengan objek lain yang tidak bergerak dengan kecepatan yang relatif mendekati kecepatan cahaya, baik itu manusia maupun muon.
Vladimir Guillen
