2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




На страницу 1, 2, 3  След.
 
 Парадокс Близнецов
Сообщение20.06.2014, 23:06 
Уважаемые!
Помогите найти ошибку в рассуждениях о времени. Заранее благодарен!

Поскольку скорость течения времени в СТО зависит от скорости движения системы отсчета и не зависит от направления этого движения, поставим следующий мысленный эксперимент. Возьмем трех близнецов. Один все время остается на Земле, а два других улетают и возвращаются на Землю. Пусть перед началом эксперимента часы всех братьев были синхронизированы между собой и показывали одинаковое время. Сравним время, прошедшее по часам каждого из путешествующих братьев, между собой после их возвращения на Землю. Сравнение между собой часов только путешествующих братьев позволит существенно упростить наши рассуждения.
Пусть Путь 1 одного из братьев – Близнеца 1 состоит из следующих отрезков:
1- равноускоренное движение от Земли с ускорением А в течении некоторого времени t1;
2- свободный полет в течении непродолжительного времени t2;
3- равноускоренное движение (торможение) с ускорением А в течении времени t3 до полной остановки относительно Земли;
4- длительный промежуток времени t4 покоя относительно Земли;
5- равноускоренное движение к Земле с постоянным ускорением А в течении некоторого времени t1;
6- свободный полет в течении непродолжительного времени t2;
7- равноускоренное движение (торможение) с ускорением А в течении времени t3 до полной остановки относительно Земли.
Временные интервалы определяются по часам системы Близнеца 1. Близнец 1 вернулся на Землю.
Пусть Путь 2 второго путешественника – Близнеца 2 состоит из следующих отрезков:
1- равноускоренное движение от Земли с ускорением А в течении некоторого времени t1;
2- свободный полет в течении непродолжительного времени t2;
3- равноускоренное движение от Земли с ускорением А в течении времени t3;
4- длительный промежуток времени t4 движения относительно Земли;
5- равноускоренное движение (торможение) к Земле с постоянным ускорением А в течении некоторого времени t1;
6- свободный полет в течении непродолжительного времени t2;
7- равноускоренное движение (торможение) с ускорением А в течении времени t3 до полной остановки относительно Земли.
Временные интервалы определяются по часам системы Близнеца 2. Близнец 2 остановился относительно Земли.
Повторив Путь 2 в обратном направлении, а Путь 1 – в произвольном, мы вернем обоих путешествующих братьев на Землю и удвоим разницу во времени, прошедшем в системах путешественников. (То, что начиная с 3 отрезка пути промежутки времени t1, t2, t3, t4, измеренные путешественниками по часам их систем могут не быть равными для системы отсчета Земли и, вследствие этого Близнец 2 может не вернуться на Землю или иметь относительно нее какую-то скорость, не имеет принципиального значения. Мы сможем вернуть на Землю обоих путешественников, применив к ним последовательно несколько процедур, аналогичных Пути 1 и Пути 2 с нужными параметрами ускорений и промежутков времени.) Рассмотрим, чем отличается Путь 1 и Путь 2 для путешественников. Оказывается, что ничем, кроме предлогов направления ускорения – к Земле и от Земли. Если же путешественник не может зафиксировать направления этих ускорений, то физически процесс Путь1 для Близнеца 1 и Путь 2 для Близнеца 2 совершенно одинаковы. И сравнив дневники своих путешествий после возвращения на Землю, путешественники вправе будут ожидать, что и время, проведенное в пути, у них будет одинаковое.
Относительно же системы Земли мы получим совсем другую картину. Для земного наблюдателя отличие между Путь 1 и Путь 2 наступает на 3 отрезке. Первый путешественник уменьшает свою скорость относительно Земли (тормозится), второй – увеличивает (разгоняется). Из СТО следует, что на 4 отрезке пути братьев произойдет отставание часов Близнеца 2 от часов Близнеца 1. Движущиеся относительно Земли часы системы Близнеца 2 идут медленнее покоящихся часов системы Близнеца 1. Событие отставания одних часов от других для земного наблюдателя не может иметь относительный к его системе отсчета смысл. Поскольку все часы собраны в одном месте и покоятся друг относительно друга (их системы отсчета слились), то и факт этого отставания наблюдается всеми тремя братьями. Часы Близнеца 1 показывают большее время, чем часы Близнеца 2. Должны были существовать какие-то отличия в системах Близнеца 1 и Близнеца 2, которые привели к этому расхождению во времени. И эти отличия должны быть измеряемы в этих системах. Однако, у нас есть только равные величины ускорения и равные промежутки времени, измеренные в каждой из этих систем. Более того. Если мы выберем другую инерциальную систему отсчета – систему, относительно которой Близнец 2 покоился на 4 отрезке своего пути (а Близнец 1 – двигался), мы получим противоположную картину. Движущиеся относительно этой системы часы системы Близнеца 1 идут медленнее покоящихся часов системы Близнеца 2. В итоге, Часы Близнеца 1 показывают меньшее время, чем часы Близнеца 2. Мы получили три взаимоисключающих ответа для одного опыта.

krimsk2005@rambler.ru

 
 
 
 Re: Парадокс Близнецов
Сообщение20.06.2014, 23:29 
Аватара пользователя
Вообще, "парадокс" близнецов уже надоел до чёртиков.

IgorAl в сообщении #877738 писал(а):
Поскольку скорость течения времени в СТО зависит от скорости движения системы отсчета
Что такое "скорость течения времени" и что такое "скорость движения системы отсчёта"?
IgorAl в сообщении #877738 писал(а):
Рассмотрим, чем отличается Путь 1 и Путь 2 для путешественников. Оказывается, что ничем, кроме предлогов направления ускорения – к Земле и от Земли.
Это неправда, и Вы сами знаете, что это неправда.

 
 
 
 Posted automatically
Сообщение20.06.2014, 23:48 
Аватара пользователя
 i  Тема перемещена из форума «Физика» в форум «Помогите решить / разобраться (Ф)»

 
 
 
 Re: Парадокс Близнецов
Сообщение20.06.2014, 23:56 
Уважаемый Someone!
Время понимается так же, как в работе Эйнштейна "К электродинамике движущихся тел". Назовем одну систему "покоящейся", а другую - "движущейся" относительно первой только для удобства описания. Для каждого наблюдателя его система будет покоящейся и время в другой "движущейся" системе будет идти медленнее. Измерять это время (скорость его течения) можно любыми часами. Результат всегда одинаков. Время в "движущейся" системе течет медленнее, чем в "покоящейся".
Что же касается того, что два описанные мною путешественника заметят какие-либо различия друг относительно друга (например, сверяя дневники со своими записями после их встречи), то я их (различий) не вижу. Если можете - укажите. Спасибо.

 
 
 
 Re: Парадокс Близнецов
Сообщение21.06.2014, 00:08 
Аватара пользователя
IgorAl в сообщении #877753 писал(а):
Измерять это время (скорость его течения) можно любыми часами. Результат всегда одинаков. Время в "движущейся" системе течет медленнее, чем в "покоящейся".
Это противоречит предыдущей фразе:
IgorAl в сообщении #877753 писал(а):
Для каждого наблюдателя его система будет покоящейся и время в другой "движущейся" системе будет идти медленнее.
Как определить, в какой системе часы идут медленнее?

-- Сб июн 21, 2014 01:12:51 --

Кроме того, это противоречит фразе
IgorAl в сообщении #877738 писал(а):
скорость течения времени в СТО зависит от скорости движения системы отсчета
И Вы не ответили на заданные вопросы.

 
 
 
 Re: Парадокс Близнецов
Сообщение21.06.2014, 00:27 
Аватара пользователя
IgorAl в сообщении #877738 писал(а):
Помогите найти ошибку в рассуждениях о времени.

Почему бы вам не почитать учебник, прежде чем рассуждать о времени? Ориентируясь по слухам, вы неизбежно наделаете массу ошибок - скорее, у вас всё будет состоять из ошибок, с редкими проблесками корректных слов.

Рекомендуется (доступно для школьного уровня):

Тейлор, Уилер. Физика пространства-времени.

 
 
 
 Re: Парадокс Близнецов
Сообщение21.06.2014, 08:27 
Уважаемый Munin!
Спасибо за совет! Такого учебника я не читал. Читал некоторые другие: "Механика и теория относительности" (Матвеев), "Фейнмановские лекции по физике" (Фейнман и группа авторов), Берклиевский курс физики (группа авторов), "Теория поля" (Ландау, Лифшиц) и некоторые другие. К сожалению, в этих книгах нет ответа на мой вопрос. Если видите ошибку - укажите, пожалуйста. Если не видите - подумайте. Сут вопроса (если кратко и с конкретными цифрами, чтобы легче было представить) вот в чем. Две ракеты с одинаковыми часами улетают с земли. Каждая из них неделю (по своим часам) разгоняется, два часа летит свободно (без ускорения), еще неделю разгоняется, год летит свободно и опять неделю (по своим часам) разгоняется, два часа летит свободно (без ускорения), еще неделю разгоняется. Так вот. Если одна из ракет два первых раза разгонялась в одну и ту же сторону (третий и четвертый - в противоположную), а у другой противоположны 1 и 2, 3 и 4 ускорения, то на отрезке год свободного полета ракеты имеют разную скорость относительно земли и время в них идет по разному. После встречи ракет эта разница должна быть заметна. Для наблюдателей же внутри ракет все было одинаково.
С уважением,
Игорь.

 
 
 
 Re: Парадокс Близнецов
Сообщение21.06.2014, 08:40 
IgorAl в сообщении #877795 писал(а):
Так вот. Если одна из ракет два первых раза разгонялась в одну и ту же сторону (третий и четвертый - в противоположную), а у другой противоположны 1 и 2, 3 и 4 ускорения, то на отрезке год свободного полета ракеты имеют разную скорость относительно земли и время в них идет по разному. После встречи ракет эта разница должна быть заметна.
Если совсем немного подумать, то можно догадаться, что в данном сценарии ускорения ракеты не встретятся. О том же, что сравнивать показания удаленных друг от друга часов - дело неблагодарное, вы должны были прочитать в учебниках.

 
 
 
 Re: Парадокс Близнецов
Сообщение21.06.2014, 10:23 
IgorAl в сообщении #877738 писал(а):
Поскольку скорость течения времени в СТО зависит от скорости движения системы отсчета
Ошибка в первой же фразе. Система отсчета неподвижна по определению, все движения определяются относительно нее.
(извиняюсь перед уважаемым Someone - исправил).

 
 
 
 Re: Парадокс Близнецов
Сообщение21.06.2014, 11:36 
Аватара пользователя

(EEater)

EEater в сообщении #877808 писал(а):
Someone в сообщении #877746 писал(а):
Поскольку скорость течения времени в СТО зависит от скорости движения системы отсчета
EEater, извините, но я этого не писал. Вы, по всей видимости, не в ту кнопочку ткнули.

 
 
 
 Re: Парадокс Близнецов
Сообщение21.06.2014, 11:59 
Аватара пользователя
IgorAl в сообщении #877795 писал(а):
Спасибо за совет! Такого учебника я не читал. Читал некоторые другие: "Механика и теория относительности" (Матвеев), "Фейнмановские лекции по физике" (Фейнман и группа авторов), Берклиевский курс физики (группа авторов), "Теория поля" (Ландау, Лифшиц) и некоторые другие. К сожалению, в этих книгах нет ответа на мой вопрос.

Из этих учебников, в "Теории поля" всё просто и строго написано. Там есть ответ на ваш вопрос. Но это учебник, который требует от читателя большого усердия в самостоятельной работе с формулами.

"Фейнмановские лекции по физике" (Фейнман и группа авторов) - это ровно Фейнман и есть :-) Он читал лекции, а соавторы всего лишь записали их, перевели в письменный вид, обработали. У Фейнмана много таких книг, все они списаны с лекций. Удивительный человек - книг не писал, а читал лекции, и получалось у него это замечательно.

IgorAl в сообщении #877795 писал(а):
Сут вопроса (если кратко и с конкретными цифрами, чтобы легче было представить) вот в чем.

Нарисуйте пространственно-временную диаграмму, и вам самому всё станет ясно.

 
 
 
 Re: Парадокс Близнецов
Сообщение21.06.2014, 13:19 
Аватара пользователя
IgorAl в сообщении #877795 писал(а):
Если видите ошибку - укажите, пожалуйста.
Вижу:
IgorAl в сообщении #877795 писал(а):
Для наблюдателей же внутри ракет все было одинаково.
Как же у них было "одинаково", если ускорения были направлены по-разному? Вы же об этом знаете, так зачем притворяться, что не знаете?

 
 
 
 Re: Парадокс Близнецов
Сообщение21.06.2014, 14:10 
Уважаемый Someone!
Спасибо за более развернутый ответ.
Я вижу эту разницу. И земной наблюдатель видит. Поэтому и время в этих двух системах для него (земного наблюдателя) идет по разному. Но вот наблюдатели внутри ракет могут не знать о том в какую сторону направлено их ускорение по сравнению с направлением ускорения в прошлый раз. (В ракете может не быть окон, двигатели могут стоять с разных сторон, кабина пилота может вращаться и т.д. Поэтому, отношение двух последовательных направлений пилот может не знать в принципе.) В этом и заключается данный парадокс. При совершенно одинаковых условиях внутри ракет (а эти условия - величина ускорения и время, в течении которого оно действует) в итоге (после того, как часы окажутся в лдном месте) время они покажут разное для земного наблюдателя.
Попробуйте еще раз найти ошибку. Буду благодарен.

-- 21.06.2014, 15:37 --

Уважаемый DinaM!
Спасибо Вам за ответ.
Если еще немного подумать, то можно догадаться, что мы сможем собрать часы всех систем в одном месте применяя к ним последовательно описанные процедуры ускорений. Действительно, после описанной процедуры один из космонавтов оказывается на Земле. Пусть второй будет находится на некотором расстоянии от Земли и удаляться от нее (если будет приближаться - ничего делать не нужно, только ждать, когда долетит). Ничто не мешает нам взять величины следующих ускорений и временных интервалов для космонавтов такими, что первый вновь окажется на Земле, а второй - полетит к ней. Будем ждать, пока он долетит и сравним показания его часов с первым. Они должны показывать меньшее время (для земного наблюдателя). Для космонавтов же все процессы по ускорению, торможению и полету (покою), а именно величины ускорений и время их действий - были одинаковы.
Попробуйте найти ошибку еще раз, пожалуйста.

 
 
 
 Re: Парадокс Близнецов
Сообщение21.06.2014, 15:58 
IgorAl
А нарисуйте мировые линии обоих ракетчиков. Или хотя бы формулками зависимость координаты от времени напишите. Ну, чтоб предмет обсуждения появился.

 
 
 
 Re: Парадокс Близнецов
Сообщение21.06.2014, 16:05 
Аватара пользователя
IgorAl в сообщении #877862 писал(а):
(В ракете может не быть окон, двигатели могут стоять с разных сторон, кабина пилота может вращаться и т.д. Поэтому, отношение двух последовательных направлений пилот может не знать в принципе.)
То есть их, бедных, заперли в закрытой капсуле, их иногда трясёт, что-то гудит, ничего непонятно…
И причём тут, собственно, пассажиры ракеты? От них ничего и не требуется, кроме как спокойно сидеть и ждать прибытия.
Вы-то разницу знаете, а пытаетесь строить "парадокс" на том, что пассажиры чего-то не знают.

 
 
 [ Сообщений: 34 ]  На страницу 1, 2, 3  След.


Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group