Skip to main content
Вся фізика

Парадокс близнюків

Фейнманівські лекції з фізики

Щоб продовжити наше вивчення перетворень Лоренца й релятивістських ефектів, розглянемо відомий «парадокс» — парадокс близнюків, скажімо, Петера й Пауля. Подорослішавши, Пауль відлітає на космічному кораблі з дуже високою швидкістю. Петер залишається на Землі. Він бачить, що Пауль мчить із величезною швидкістю, і йому здається, що годинник Пауля сповільнює свій хід, серце Пауля б'ється рідше, думки течуть млявіше. З погляду Петера, все завмирає. Сам же Пауль, звичайно, нічого цього не помічає. Але коли після довгих мандрів він повернеться на Землю, він виявиться молодшим за Петера! Чи правильно це? Так, це один із тих наслідків теорії відносності, які легко продемонструвати. Мю-мезони живуть довше, якщо вони рухаються; так і Пауль проживе довше, якщо рухатиметься. «Парадоксом» це явище називають лише ті, хто вважає, що принцип відносності стверджує відносність будь-якого руху. Вони вигукують: «Хе-хе-хе! А чи не можемо ми сказати, що з погляду Пауля рухався Петер і що саме Петер мав старіти повільніше? Із симетрії тоді випливає єдиний можливий висновок: при зустрічі вік обох братів має виявитися однаковим». Але ж щоб зустрітися й порівняти роки, Пауль повинен або зупинитися наприкінці подорожі й звірити годинники, або, ще простіше, повернутися. А повернутися може тільки той, хто рухався. І він знає про те, що рухався, тому що йому довелося розвернутися, а під час повороту на кораблі відбулося багато незвичайних речей: запрацювали ракети, предмети скотилися до однієї стінки і т. д. А Петер нічого цього не зазнав. Тому можна сформулювати таке правило: той, хто відчув прискорення, хто побачив, як речі скочувалися до стінки, і т. д.,— той і виявиться молодшим. Різниця між братами має «абсолютний» сенс, і все це цілком правильно. Коли ми обговорювали довге життя рухомого мю-мезона, як приклад ми користувалися його прямолінійним рухом крізь атмосферу. Але можна породити мю-мезони й у лабораторії та змусити за допомогою магніту їх рухатися по колу. І навіть за такого прискореного руху вони проживуть довше, причому стільки ж, скільки й за прямолінійного руху з такою швидкістю. Можна було б спробувати розв'язати парадокс дослідним шляхом: порівняти нерухомий мю-мезон із закрученим по колу. Безсумнівно, виявиться, що закручений мю-мезон проживе довше. Такого досліду ще ніхто не ставив, але він і не потрібен, тому що й так усе чудово узгоджується. Звісно, ті, хто наполягає на тому, що кожен окремий факт має бути безпосередньо перевірений, цим не задовольняться. А ми все ж упевнено беремося передбачити результат досліду, в якому Пауль кружляє по замкненому колу.