Вы едете в автобусе и читаете газету. Относительно магазинов, домов, деревьев и всего того, что находится за окном, вы движетесь. Относительно самого автобуса вы неподвижны. Когда вы встаёте с места, чтобы подойти к дверям, вы движетесь и относительно автобуса, и относительно внешнего мира. Как говорил сам Альберт Эйнштейн: «Когда мужчина сидит с красивой девушкой в течение часа, это кажется минутой. Но пусть он посидит на горячей плите минуту - и она покажется ему длиннее, чем любой час. Это и есть относительность». Эти простые примеры ничего сложного и невероятного из себя не представляют, но стоит нам только оторваться от родной Земли, и если бы мы смогли путешествовать с околосветовыми скоростями, мы бы узнали относительность совершенно с другой стороны. В обычной жизни эффекты Теории относительности невозможно заметить: они проявляются либо на околосветовых скоростях, либо при огромных энергиях ядерных взрывов, либо в мощнейших гравитационных полях. Поэтому вся эта «космическая» относительность кажется нам запутанной и непонятной, и один из самых известных её парадоксов – это парадокс близнецов, о котором нередко упоминается в научной фантастике...

Суть его заключается в том, что каждый из братьев – близнецов выбрал разный жизненный путь: один стал космонавтом, а другой предпочёл остаться на Земле родной. Космонавт отправляется с околосветовой скоростью в далёкое космическое путешествие в соседнюю звездную систему, например, Альфа Центавра, до которой всего 4, 22 световых года. Перед расставанием, предположим, братьям было по 30 лет. Для брата-космонавта путь туда и обратно занял примерно 1 год (по его часам). Для брата, оставшегося на Земле, прошло около 10 лет. Вернувшийся путешественник заметит, что на лице брата появилось несколько новых морщинок, да и взгляд стал совсем другим (зависит от его земных хлопот, конечно). А вот космонавт нисколько не постарел и почти не изменился! Почему?


В этом парадоксе виноват постулат Специальной Теории относительности, говорящий о том, что с точки зрения неподвижного (статичного) наблюдателя процессы, происходящие с движущимися объектами, замедляются, а вот равноправие инерциальных систем отсчёта сохраняется.

И тут хочется обратить внимание на относительность самого движения (помните пример в начале статьи с чтением газеты в автобусе?). Ведь можно сказать, что это космонавт покоится в корабле, как мы в автобусе, а землянин на Земле постоянно отлетал от него с огромной скоростью, потом возвращался к нему же обратно, и на всё ему потребовались те же 10 лет, ведь космонавту будет казаться, что не он приближается к Земле, а Земля - к нему. А раз близнец-землянин двигался, значит, время должно замедлиться у него! И это он не должен стареть! Вот он – парадокс! И как его разрешить?


Вся «фишка» парадокса близнецов в том, что оба брата оказались в неравнозначных условиях.

Специальная Теория относительности говорит о том, что, если не брать в учёт гравитацию Земли, то отстанут часы у космонавта, и он будет моложе. Всё дело в том, что на околосветовых скоростях в силу вступает эффект замедления времени, а на скорости света происходит вообще полная его остановка – чем быстрее движение, тем медленнее ход времени.

Землянин относительно своей земной инерциальной системы отсчёта находится в состоянии покоя. Космонавт же движется с постоянной скоростью и из-за этого испытывает на себе действие ускорения. Разница в физических условиях объясняет данный парадокс. Состарится тот, кто остался на Земле, так как никакого воздействия ускорения он на себе не ощущал. Скорость – это относительная величина, в зависимости от того, как мы её измеряем. Ускорение – величина абсолютная. Если бы двух братьев посадили в разные ракеты: одного - в ту, которая полетит, а другого – в ту, которая останется на Земле, то когда оставшийся поймёт, что его ракету не запустили, а брат улетел? Сразу! Так как ускорения он не почувствует.


К сожалению, мы не можем пока двигаться с околосветовыми скоростями, а вот частицы на ускорителях – могут! И те, что были разогнаны до таких скоростей, жили намного дольше, чем те, что пребывали в состоянии покоя. Какой вывод? Движение есть жизнь!


Следует заметить, что подобный эффект проявляется только на околосветовых скоростях. Если нарушать скоростной режим на трассах, или даже выжимать на максимум двигатели самолётов, то омолодиться не получится! Да, сверхточные атомные часы покажут разницу во времени между наблюдателем и, например, пилотом самолета, и пусть эта разница составит всего крошечные доли секунды, но она всё равно есть! Для скептиков скажу, что этот эффект был не раз доказан, например, если взять хотя бы известный опыт Хафеле-Китинга, когда оба учёных оставили одни сверхточные атомные часы на Земле, а другие взяли с собой на борт самолёта и облетели шар Земной несколько раз. Сравнив показатели, как и ожидалось, была замечена крошечная разница во времени: часы, бывшие на самолете, отстали от земных.

Источник: "Аuriel Astro"