پارادوکس دو قلوهای انیشتین دقیقا چیست؟ قسمت دوم

این تناقض ظاهری به «پارادوکس دوقلوها» معروف است.

اما واقعاً پارادوکسی در کار نیست و این تنها یک مثال از نسبیت خاص است که به راحتی می‌تواند باعث سو تفاهم شود. بنابراین به منظور بررسی حقیقت هر یک از دوقلوها موافقت می‌کنند که پالس‌های نوری را پشت سر هم و هر بار که یک سال برای آن‌ها می‌گذرد، برای دیگری ارسال کنند.

بر خلاف سایر اجسام، سرعت نور بدون توجه به چارچوب مرجع ناظر همیشه ثابت است. بنابراین پالس‌ نوری‌ای که از زمین ارسال می‌شود با همان سرعتی اندازه گیری می‌شود که یک پالس نوری از سفینه فضایی فرستاده شود. بنابراین وقتی یکی از دوقلوها پالس نور را مشاهده می‌کند، آن‌ها در حال اندازه‌گیری طول یک سال گذشته‌ی دیگری هستند. همچنین می‌توانند مدت زمان به طول انجامیدن سفر پالس نور را هم اندازه‌گیری می‌کنند.

اگر در یک چارچوب ساده، محور X فاصله از زمین و محور Y گذر زمان را نشان دهد. از دید الهه، مسیر او به سادگی یک خط عمودی در جهت Y خواهد بود و فاصله از زمین برابر با صفر است. همچنین هر تیک روی خط Y معادل یک سال است که او آن‌ها را درک کرده است.

اما مسیر الهام (قبل از ملاقات مجدد با خواهرش در فاصله‌ی صفر و زمان 23 سال بعد)، از همان مبدأ، نقطه‌ای را نشان می‌دهد که بر روی محور Y مقدار 11.5 سال و بر روی محور X مقدار 10 سال نوری دارد.

در اولین سال الهه یک پالس نور از زمین به سمت سفینه فضایی الهام می‌فرستند. از آنجایی که برای نور یک سال طول می‌کشد تا یک سال نوری را طی کند، مسیر آن یک خط مورب با زاویه‌ی 45 درجه به سمت الهام خواهد بود و از آنجایی که الهام در حال دور شدن از آن است، تا زمانی که نور به او برسد، در مجموع بیش از 7 سال برای الهه و بیش از 4 سال برای الهام خواهد گذشت. به همین ترتیب زمانی که الهه بخواهد پالس دومی برای خواهرش، ارسال کند الهام در حال برگشت به خانه خواهد بود.

از آنجایی که در زمان ارسال پالس دوم و در حالیکه الهام در مسیر برگشت به خانه است، او به سمت منبع نور حرکت می‌کند، زمان کمتری برای پالس در راه رسیدن به الهام می‌گذرد. بنابراین الهام دائما شاهد پالس‌های نوری از سمت خواهرش خواهد بود. این بدان معنی است که الهام پیر شدن خواهرش را به آرامی مشاهده می‌کند و در مسیر بازگشت به خانه سرعت پیر شدن الهه بالاتر می‌رود.

در همین حال برای الهام این طور به نظر می‌رسد که خواهرش، ستاره مقصد و تمام کائنات در اطراف او در حال حرکت هستند و به دلیل انقباض طول، الهام فاصله‌ی بینشان را در حال کاهش مشاهد می‌کند.

این بدان معناست که از دید الهام هر مرحله از سفر (یک مرحله رفت و یک مرحله برگشت) تنها حدود شش سال طول خواهد کشید. بنابراین هنگامی که او اولین سیگنال را به زمین ارسال می‌کند، دو سال برای الهه می‌گذرد. شگفت‌انگیزترین بخش ماجرا اینجاست که زمانیکه الهام آخرین پالس نوری خود را در مسیر مقصد به خواهرش ارسال می‌کند بیش از 21 سال برای الهه گذشته است!

در باقی مسیر سفر الهام به سمت خانه، الهه چندین پالس پشت سر هم در هر سال دریافت می‌کند.. الهه در 90 درصد آن 23 سال، پیر شدن الهام را آرام و در 10 درصد آن پیر شدن الهام را به سرعت می‌بیند. بنابراین توضیحاتی که دادیم به خوبی بیان می‌کند که چرا پارادوکس مطرح شده واقعاً یک پارادوکس نیست.