Return to Video

توضیح نظریه پارادوکس دوقلوی انشتین - امبراستووِر

  • 0:00 - 0:11
    در بیستمین سالگرد تولدشان، دوقلوهای
    همسان فضانورد داوطلب آزمایشی شدند
  • 0:11 - 0:15
    تررا درحالیکه استلا روی زمین خواهد ماند
    سوار بر سفینه فضایی می‌شود.
  • 0:15 - 0:19
    سفینه استلا با ۸۶/۶٪ سرعت نور سفر می‌کند
  • 0:19 - 0:22
    برای بازدید از ستاره‌ای که ۱۰ سال
    نوری از آن فاصله دارد،
  • 0:22 - 0:24
    سپس با همان سرعت به زمین برگردد.
  • 0:24 - 0:26
    همزمان با آماده شدن برای جدایی از هم
  • 0:26 - 0:29
    دوقلوها مشتاق‌اند بدانند چه خواهد شد
    وقتی آنها دوباره به هم بپیوندند.
  • 0:29 - 0:32
    از آنجا که یک سال نوری دقیقاً مسافتی
    است که نور می‌تواند طی یک سال سفر کند،
  • 0:32 - 0:35
    سفر استلا باید ۲۳سال طول بکشد.
  • 0:35 - 0:38
    اما نظر به مطالعه نسبیت خاص،
  • 0:38 - 0:41
    دوقلوها می‌دانند به این سادگی‌ها نیست.
  • 0:41 - 0:44
    نخست، هر چه شی در فضا سریعترحرکت کند،
  • 0:44 - 0:49
    در مقایسه با یک ناظر بی‌حرکت
    کندتر در طول زمان حرکت می‌کند.
  • 0:49 - 0:52
    این رابطه را می‌توان بر اساس چیزی به‌ نام
    فاکتور لورنتز بیان کرد،
  • 0:52 - 0:55
    که توسط این معادله تعریف شده‌ است.
  • 0:55 - 0:59
    و دوم، اندازه گیری طول حرکت شی
    توسط ناظر در حالت سکون
  • 0:59 - 1:01
    براساس همین فاکتورخواهد بود.
  • 1:01 - 1:05
    با ۸۶/۶٪ سرعت نور فاکتور لورنتز ۲ است،
  • 1:05 - 1:09
    یعنی زمان دو برابر کندتر از
    روی سفینه فضایی می‌گذرد.
  • 1:09 - 1:12
    البته، استلا متوجه کند شدن زمان نمی‌شود.
  • 1:12 - 1:16
    این به این دلیل است که تمام کارهای
    مبتنی بر زمان در سفینه نیز کند خواهد شد -
  • 1:16 - 1:18
    ساعت و وسایل برقی؛
  • 1:18 - 1:22
    فعالیت‌های بیولوژیکی استلا از جمله
    سرعت پیرشدن او
  • 1:22 - 1:24
    و درک او از زمان خودش.
  • 1:24 - 1:28
    تنها افرادی می‌توانند متوجه شوند زمان
    در سفینه فضایی در حال حرکت
  • 1:28 - 1:29
    برای استلا کندتر گذر می‌کند
  • 1:29 - 1:34
    در اینرسی، یا قاب مرجع غیر شتاب دهنده -
    ناظر خواهند بود-
  • 1:34 - 1:36
    مثل ترا بر روی زمین.
  • 1:36 - 1:39
    بنابراین، ترا نتیجه می‌گیرد وقتی آنها
    در برگشت به زمین همدیگر را ملاقات کنند،
  • 1:39 - 1:41
    او بزرگتر از استلا خواهد بود.
  • 1:41 - 1:44
    اما این فقط یک بعد قضیه است.
  • 1:44 - 1:46
    از آنجا که تمام حرکات نسبی است،
  • 1:46 - 1:51
    استلا استدلال می‌کند که این تا وقتی معتبر
    است که بگویند سفینه فضایی او هنوز ساکن است
  • 1:51 - 1:55
    در حالیکه بقیه جهان، از جمله ترا
    در اطراف او در حرکت اند.
  • 1:55 - 1:59
    و در این صورت، زمان دو برابر
    کندتر برای ترا می‌گذرد،
  • 1:59 - 2:02
    در پایان استلا دوقلوی بزرگتر می‌شود.
  • 2:02 - 2:06
    آنها نمی‌توانند از یکدیگر بزرگتر باشند،
    پس کدام یک از آنها حقیقی هستند؟
  • 2:06 - 2:10
    این تناقص آشکار معروف به
    'پارادوکس دوقلوها' است.
  • 2:10 - 2:12
    اما واقعاً یک پارادوکس نیست-
  • 2:12 - 2:17
    فقط مثالی از نسبیت خاص که می‌تواند
    به راحتی باعث سوء تفاهم شود.
  • 2:17 - 2:19
    برای آزمایش تئوری‌های آنها در زمان واقعی،
  • 2:19 - 2:22
    هر یک از دوقلوها موافق ارسال پشت
    سر هم شلیک نور به دیگری هستند
  • 2:22 - 2:25
    در هرسالی که برای آنها می‌گذرد.
  • 2:25 - 2:28
    بر خلاف سایر اشیا، سرعت نور
    همیشه ثابت است
  • 2:28 - 2:31
    صرف نظر از قاب مرجع ناظر.
  • 2:31 - 2:34
    شلیک نور ارسال شده از زمین با
    همان سرعتی اندازه‌گیری می‌شود
  • 2:34 - 2:36
    که شلیک نور ارسال شده ازسفینه فضایی،
  • 2:36 - 2:40
    صرف‌نظر از اینکه در سفر رفت باشد یا برگشت.
  • 2:40 - 2:42
    بنابراین وقتی یکی از دوقلوها
    شلیک نور را مشاهده میکند،
  • 2:42 - 2:47
    آنها میزان به طول انجامیدن یک‌ سال
    گذشته دوقلوی دیگر را اندازه گیری می‌کنند،
  • 2:47 - 2:50
    به علاوه مدت به طول انجامیدن
    سفر نور بین آنها را.
  • 2:50 - 2:52
    می توانیم رخدادها را در
    یک نمودار بررسی کنیم.
  • 2:52 - 2:58
    محور X فاصله از زمین را نشان می‌دهد،
    و محور Y گذر زمان را دنبال می‌کند.
  • 2:58 - 3:02
    از دیدگاه ترا، مسیر او خطی
    عمود خواهد بود،
  • 3:02 - 3:03
    مسافت برابر با صفر
  • 3:03 - 3:08
    و هر تیک از آن خط معادل یک
    سال است که او حس می‌کند.
  • 3:08 - 3:13
    مسیر استلا از همین مبدا کشیده می‌شود
    تا نقطه ۱۱/۵ سال زمانی.
  • 3:13 - 3:16
    و ۱۰ سال نوری فاصله از ترا…
  • 3:16 - 3:20
    قبل از بازگشت دوباره در فاصله
    صفرو زمان ۲۳ سال
  • 3:20 - 3:22
    در اولین سال نشان شده،
  • 3:22 - 3:26
    ترا پالس نوری را از زمین به سمت
    سفینه فضایی استلا ارسال می‌کند.
  • 3:26 - 3:29
    از آنجا که نور یک سال طول می‌کشد
    تا یک سال نوری سفر کند،
  • 3:29 - 3:32
    مسیر آن خط مورب ۴۵ درجه خواهد بود.
  • 3:32 - 3:35
    و چون استلا در حال دور شدن از آن است،
  • 3:35 - 3:37
    تا زمانی که نور به او برسد،
  • 3:37 - 3:42
    در کل بیش از ۷سال برای ترا
    گذشته، وبیش از ۴ سال برای استلا.
  • 3:42 - 3:45
    در زمانیکه استلا دومین شلیک
    نوری ترا را می‌بیند،
  • 3:45 - 3:47
    او در حال سفر بازگشت خود خواهد بود.
  • 3:47 - 3:51
    اما اکنون، از آنجا که او به سمت
    منبع نور درحرکت است،
  • 3:51 - 3:53
    رسیدن به او زمان کمتری خواهد داشت،
  • 3:53 - 3:55
    و او بیشتراوقات شلیک‌ها را
    پشت سر هم مشاهده می‌کند.
  • 3:55 - 3:58
    این بدان معناست که استلا به آرامی پیر
    شدن ترا را رصد می‌کند
  • 3:58 - 4:00
    برای نیمه اول سفر خود،
  • 4:00 - 4:03
    اما به سرعت در طی نیمه بازگشت پیر می‌شود.
  • 4:03 - 4:06
    ضمناً برای استلا اینگونه به نظر
    می‌رسد که ترا، ستاره مقصد است،
  • 4:06 - 4:09
    و کل جهان در حال حرکت در اطراف او هستند.
  • 4:09 - 4:11
    و به دلیل انقباض طول،
  • 4:11 - 4:15
    استلا فاصله بینشان را بر اساس
    فاکتور ۲ در حال کاهش مشاهده می‌کند.
  • 4:15 - 4:19
    این بدان معنی است که هر بخش از
    سفر تنها ۶ سال به طول خواهد انجامید
  • 4:19 - 4:21
    از دیدگاه استلا.
  • 4:21 - 4:25
    وقتی او اولین سیگنال را به زمین می‌فرستد،
    دو سال برای ترا می‌گذرد.
  • 4:25 - 4:29
    استلا چهار انفجار نور دیگر ارسال خواهد کرد
    در طی سفر رفت خود،
  • 4:29 - 4:31
    هر کدام دورتر از دیگری.
  • 4:31 - 4:35
    تا زمانیکه ترا اولین انفجار را
    در سفر بازگشت استلا مشاهده می‌کند،
  • 4:35 - 4:38
    بیش از ۲۱ سال برای او می‌گذرد.
  • 4:38 - 4:40
    برای باقی بازگشت استلا به خانه ،
  • 4:40 - 4:44
    ترا چندین نورپشت سر
    هم در سال دریافت می‌کند.
  • 4:44 - 4:50
    بنابراین، ترا پیرشدن آرام استلا را برای
    حدود ۹۰٪ از ۲۳سال جدایی،
  • 4:50 - 4:53
    و پیری پر سرعت او را
    در طی ۱۰٪ آخر می‌بیند.
  • 4:53 - 4:57
    این عدم تقارن دلیل بر این است که چرا
    پارادوکس در واقع یک پارادوکس نیست.
  • 4:57 - 4:59
    اگرچه هر دوقلو شاهدی بر زمان هستند
  • 4:59 - 5:02
    هر دو افزایش سرعت یا کاهش آن برای دیگری،
  • 5:02 - 5:04
    استلا دو بخش را یکنواخت می‌بیند
  • 5:04 - 5:08
    در حالیکه ترا آرام پیر شدن استلا
    را در بیشتر اوقات جداییشان می‌بیند.
  • 5:08 - 5:12
    این با اندازه‌گیری سفر فضایی
    هر دوقلو استوار است،
  • 5:12 - 5:17
    که ۲۳ سال زمینی، اما تنها
    ۱۱/۵ سال حس شده در سفینه طول می‌کشد.
  • 5:17 - 5:23
    وقتی دوقلوها دوباره به هم می‌رسند، ترا
    ۴۳ ساله خواهد بود،در حالیکه استلا ۳۱ ساله.
  • 5:23 - 5:24
    جاییکه استلا اشتباه کرد
  • 5:24 - 5:29
    فرض او مبنی بر اینکه او و ترا
    دیدی یکسان ازاینرسی دارند.
  • 5:29 - 5:34
    برای مشاهده گر اینرسی بودن، یکی باید
    سرعت ثابت در یک جهت را
  • 5:34 - 5:37
    نسبت به بقیه جهان حفظ کند.
  • 5:37 - 5:41
    ترا تمام وقت درحال استراحت بود،
    سرعت او صفر ثابت بود.
  • 5:41 - 5:44
    اما وقتی استلا جهتش را برای
    سفر بازگشت تغییر داد،
  • 5:44 - 5:48
    او وارد یک قاب مرجع متفاوت شد
    ازهمان جاییکه شروع کرده‌ بود.
  • 5:48 - 5:52
    ترا و استلا اکنون ازچگونگی کار
    زمان در فضا درک بهتری دارند
  • 5:52 - 5:55
    و به عنوان دوقلوهایی هستند
    که یازده سال سنی از هم جدا بودند،
  • 5:55 - 5:59
    آنها مثالی عالی از نسبیت خاص هستند.
Title:
توضیح نظریه پارادوکس دوقلوی انشتین - امبراستووِر
Speaker:
امبر استووِر
Description:

مشاهده درس کامل: https://ed.ted.com/lessons/einstein-s-twin-paradox-explained-amber-l-stuver

در بیستمین سالگرد تولدشان، دوقلوی همسان فضانوردی داوطلب آزمایشی شدند. ترا بر روی زمین خواهد ماند، در حالی که استلا سوار یک سفینه فضایی خواهد شد. سفینه استلا برای بازدید از ستاره‌ای که ۱۰ سال نوری از آن فاصله دارد سفر می‌کند، سپس به زمین باز خواهد گشت. هم زمان با آماده شدن برای جدایی از هم، دوقلوها مشتاق‌اند بدانند وقتی دوباره به هم بپیوندند چه می‌شود. چه کسی پیرتر خواهد شد؟ امبراستوور در مورد 'پارادوکس دوقلوی' تحقیق می‌کند.

درس امبر استوور، به کارگردانی استودیوی ایم کرییتیو.
more » « less
Video Language:
English
Team:
closed TED
Project:
TED-Ed
Duration:
06:00

Persian subtitles

Revisions Compare revisions

Our website uses cookies for analysis purposes.