“जुड़वां विरोधाभास” नामक विचार प्रयोग का मुख्य उद्देश्य सापेक्षता के विशेष सिद्धांत (SRT) के तर्क और वैधता का खंडन करना था। यह तुरंत ध्यान देने योग्य है कि वास्तव में किसी विरोधाभास का कोई सवाल ही नहीं है, और इस विषय में शब्द ही प्रकट होता है क्योंकि विचार प्रयोग का सार शुरू में गलत समझा गया था।
एसआरटी का मुख्य विचार
सापेक्षता के सिद्धांत के विरोधाभास (जुड़वां विरोधाभास) में कहा गया है कि एक "स्थिर" पर्यवेक्षक वस्तुओं को गतिमान करने की प्रक्रियाओं को धीमा होने के रूप में मानता है। उसी सिद्धांत के अनुसार, जड़त्वीय संदर्भ फ्रेम (फ्रेम जिसमें मुक्त निकायों की गति एक सीधी रेखा में होती है और समान रूप से, या वे आराम पर होते हैं) एक दूसरे के सापेक्ष समान होते हैं।
संक्षेप में जुड़वां विरोधाभास
दूसरे अभिधारणा को ध्यान में रखते हुए सापेक्षता के विशेष सिद्धांत की असंगति के बारे में एक धारणा है। अनुमति देने के लिएइस समस्या को स्पष्ट रूप से, दो जुड़वां भाइयों के साथ स्थिति पर विचार करने का प्रस्ताव था। एक (सशर्त - एक यात्री) को अंतरिक्ष उड़ान पर भेजा जाता है, और दूसरा (एक गृहस्थ) ग्रह पृथ्वी पर छोड़ दिया जाता है।
ऐसी परिस्थितियों में जुड़वां विरोधाभास का सूत्रीकरण आमतौर पर ऐसा लगता है: घर में रहने के अनुसार, यात्री के पास घड़ी का समय धीमा चल रहा है, जिसका अर्थ है कि जब वह लौटता है, तो उसका (यात्री की) घड़ी पीछे रह जाएगी। यात्री, इसके विपरीत, देखता है कि पृथ्वी उसके सापेक्ष चल रही है (जिस पर उसकी घड़ी के साथ एक गृहस्थ है), और, उसकी दृष्टि से, यह उसका भाई है जो अधिक धीरे-धीरे समय व्यतीत करेगा।
दरअसल, दोनों भाई समान स्थिति में हैं, जिसका अर्थ है कि जब वे एक साथ होंगे, तो उनकी घड़ियों पर समय समान होगा। वहीं, सापेक्षता के सिद्धांत के अनुसार भाई-यात्री की घड़ी पीछे पड़नी चाहिए। स्पष्ट समरूपता के इस तरह के उल्लंघन को सिद्धांत के प्रावधानों में असंगति के रूप में माना जाता था।
आइंस्टीन के सापेक्षता के सिद्धांत से जुड़वां विरोधाभास
1905 में, अल्बर्ट आइंस्टीन ने एक प्रमेय का अनुमान लगाया जिसमें कहा गया है कि जब घड़ियों की एक जोड़ी एक दूसरे के साथ समन्वयित होती है, तो उनमें से एक स्थिर गति से घुमावदार बंद प्रक्षेपवक्र के साथ आगे बढ़ सकती है जब तक कि वे फिर से बिंदु तक नहीं पहुंच जाते। A (और इसमें, उदाहरण के लिए, t सेकंड्स लगेंगे), लेकिन आगमन के समय वे गतिहीन रहने वाली घड़ी की तुलना में कम समय दिखाएंगे।
छह साल बाद इस सिद्धांत की विरोधाभासी स्थितिपॉल लैंगविन द्वारा प्रदान किया गया। एक दृश्य कहानी में "लिपटे", इसने जल्द ही विज्ञान से दूर लोगों के बीच भी लोकप्रियता हासिल कर ली। स्वयं लैंगेविन के अनुसार, सिद्धांत में विसंगतियों को इस तथ्य से समझाया गया था कि, पृथ्वी पर लौटने पर, यात्री त्वरित गति से चला गया।
दो साल बाद, मैक्स वॉन लाउ ने एक संस्करण सामने रखा कि यह किसी वस्तु का त्वरण क्षण महत्वपूर्ण नहीं है, बल्कि यह तथ्य है कि यह पृथ्वी पर होने पर संदर्भ के एक अलग जड़त्वीय फ्रेम में गिर जाता है।
आखिरकार, 1918 में, आइंस्टीन समय बीतने पर गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र के प्रभाव के माध्यम से दो जुड़वां बच्चों के विरोधाभास को स्वयं समझाने में सक्षम थे।
विरोधाभास की व्याख्या
जुड़वां विरोधाभास की एक सरल व्याख्या है: संदर्भ के दो फ्रेमों के बीच समानता की प्रारंभिक धारणा गलत है। यात्री हर समय संदर्भ के जड़त्वीय फ्रेम में नहीं रहा (यह घड़ी के साथ कहानी पर भी लागू होता है)।
परिणामस्वरूप, कई लोगों ने महसूस किया कि विशेष सापेक्षता का उपयोग जुड़वां विरोधाभास को सही ढंग से तैयार करने के लिए नहीं किया जा सकता है, अन्यथा असंगत भविष्यवाणियों का परिणाम होगा।
सापेक्षता का सामान्य सिद्धांत बनने पर सब कुछ हल हो गया था। उसने हाथ में समस्या का सटीक समाधान दिया और यह पुष्टि करने में सक्षम थी कि सिंक्रनाइज़ घड़ियों की एक जोड़ी में से, यह गति में थी जो पीछे गिर जाएगी। इसलिए शुरू में विरोधाभासी कार्य को एक साधारण का दर्जा मिला।
विवादास्पद मुद्दे
ऐसे सुझाव हैं जोत्वरण का क्षण घड़ी की गति को बदलने के लिए काफी महत्वपूर्ण है। लेकिन कई प्रयोगात्मक परीक्षणों के दौरान, यह साबित हो गया कि त्वरण के प्रभाव में समय की गति तेज या धीमी नहीं होती है।
परिणामस्वरूप, प्रक्षेपवक्र का वह खंड, जिस पर एक भाई गति करता है, केवल कुछ विषमता प्रदर्शित करता है जो यात्री और गृहस्थ के बीच होती है।
लेकिन यह कथन यह नहीं समझा सकता है कि गतिमान वस्तु के लिए समय धीमा क्यों होता है, न कि किसी ऐसी चीज के लिए जो आराम से रहती है।
अभ्यास द्वारा परीक्षण
जुड़वां विरोधाभास सूत्र और प्रमेय बिल्कुल वर्णन करते हैं, लेकिन एक अक्षम व्यक्ति के लिए यह काफी कठिन है। उन लोगों के लिए जो सैद्धांतिक गणनाओं के बजाय अभ्यास पर अधिक भरोसा करते हैं, कई प्रयोग किए गए हैं, जिनका उद्देश्य सापेक्षता के सिद्धांत को सिद्ध या अस्वीकृत करना था।
एक मामले में परमाणु घड़ी का इस्तेमाल किया गया था। वे अत्यधिक सटीक हैं, और न्यूनतम डीसिंक्रनाइज़ेशन के लिए उन्हें दस लाख से अधिक वर्षों की आवश्यकता होगी। एक यात्री विमान में रखा गया, उन्होंने कई बार पृथ्वी की परिक्रमा की और फिर उन घड़ियों के पीछे काफी ध्यान देने योग्य अंतराल दिखाया जो कहीं भी नहीं उड़ती थीं। और यह इस तथ्य के बावजूद कि घड़ी के पहले नमूने की गति की गति प्रकाश से दूर थी।
एक और उदाहरण: म्यूऑन (भारी इलेक्ट्रॉन) का जीवन लंबा होता है। ये प्राथमिक कण सामान्य कणों की तुलना में कई सौ गुना भारी होते हैं, इनमें ऋणात्मक आवेश होता है और ये पृथ्वी के वायुमंडल की ऊपरी परत में किसके कारण बनते हैं?ब्रह्मांडीय किरणों की क्रिया। पृथ्वी की ओर उनकी गति की गति प्रकाश की गति से थोड़ी ही कम है। अपने वास्तविक जीवनकाल (2 माइक्रोसेकंड) के साथ, वे ग्रह की सतह को छूने से पहले ही सड़ चुके होंगे। लेकिन उड़ने की प्रक्रिया में, वे 15 गुना अधिक (30 माइक्रोसेकंड) जीते हैं और फिर भी लक्ष्य तक पहुँचते हैं।
विरोधाभास और सिग्नल एक्सचेंज का भौतिक कारण
भौतिकी अधिक सुलभ भाषा में जुड़वां विरोधाभास की व्याख्या करती है। उड़ान के दौरान, दोनों जुड़वां भाई एक-दूसरे के लिए सीमा से बाहर हैं और व्यावहारिक रूप से यह सुनिश्चित नहीं कर सकते हैं कि उनकी घड़ियां एक साथ चलती हैं। यह निर्धारित करना संभव है कि यात्री की घड़ियों की गति कितनी धीमी हो जाती है यदि हम उन संकेतों का विश्लेषण करते हैं जो वे एक दूसरे को भेजेंगे। ये "सटीक समय" के पारंपरिक संकेत हैं, जिन्हें प्रकाश दालों या घड़ी के चेहरे के वीडियो प्रसारण के रूप में व्यक्त किया जाता है।
आपको यह समझने की आवश्यकता है कि संकेत वर्तमान काल में नहीं, बल्कि पहले से ही अतीत में प्रसारित होगा, क्योंकि संकेत एक निश्चित गति से फैलता है और स्रोत से रिसीवर तक जाने में एक निश्चित समय लगता है।
सिग्नल डायलॉग के परिणाम का सही मूल्यांकन केवल डॉप्लर प्रभाव को ध्यान में रखते हुए संभव है: जब स्रोत रिसीवर से दूर जाता है, तो सिग्नल की आवृत्ति कम हो जाएगी, और जब संपर्क किया जाएगा, तो यह बढ़ जाएगा।
विरोधाभासी स्थितियों में स्पष्टीकरण तैयार करना
इन जुड़वां कहानियों के विरोधाभासों को समझाने के दो मुख्य तरीके हैं:
- सावधानतर्क की श्रृंखला में विरोधाभासों और तार्किक त्रुटियों की पहचान के लिए मौजूदा तार्किक निर्माणों पर विचार करना।
- प्रत्येक भाई के दृष्टिकोण से समय में गिरावट के तथ्य का मूल्यांकन करने के लिए विस्तृत गणना करना।
पहले समूह में एसआरटी पर आधारित कम्प्यूटेशनल एक्सप्रेशन शामिल हैं और संदर्भ के जड़त्वीय फ्रेम में अंकित हैं। यहां यह माना जाता है कि गति के त्वरण से जुड़े क्षण उड़ान की कुल लंबाई के संबंध में इतने छोटे होते हैं कि उनकी उपेक्षा की जा सकती है। कुछ मामलों में, वे संदर्भ का एक तीसरा जड़त्वीय फ्रेम पेश कर सकते हैं, जो यात्री के संबंध में विपरीत दिशा में चलता है और इसका उपयोग उसकी घड़ी से पृथ्वी पर डेटा संचारित करने के लिए किया जाता है।
दूसरे समूह में इस तथ्य को ध्यान में रखते हुए निर्मित गणना शामिल है कि त्वरित गति के क्षण अभी भी मौजूद हैं। यह समूह स्वयं भी दो उपसमूहों में विभाजित है: एक गुरुत्वाकर्षण सिद्धांत (जीआर) का उपयोग करता है, और दूसरा नहीं करता है। यदि सामान्य सापेक्षता शामिल है, तो यह माना जाता है कि समीकरण में गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र होता है, जो सिस्टम के त्वरण से मेल खाता है, और समय की गति में परिवर्तन को ध्यान में रखा जाता है।
निष्कर्ष
काल्पनिक विरोधाभास से संबंधित सभी चर्चाएं एक प्रतीत होने वाली तार्किक त्रुटि के कारण ही होती हैं। कोई फर्क नहीं पड़ता कि समस्या की स्थिति कैसे तैयार की जाती है, यह सुनिश्चित करना असंभव है कि भाई खुद को पूरी तरह से सममित स्थितियों में पाते हैं। यह विचार करना महत्वपूर्ण है कि चलती घड़ियों पर समय ठीक से धीमा हो जाता है, जिसे संदर्भ के फ्रेम में बदलाव से गुजरना पड़ता है, क्योंकिघटनाओं का एक साथ होना सापेक्ष होता है।
प्रत्येक भाई के दृष्टिकोण से कितना समय धीमा हो गया है, इसकी गणना करने के दो तरीके हैं: सापेक्षता के विशेष सिद्धांत के ढांचे के भीतर सबसे सरल क्रियाओं का उपयोग करना या संदर्भ के गैर-जड़त्वीय फ्रेम पर ध्यान केंद्रित करना. गणना की दोनों श्रृंखलाओं के परिणाम परस्पर सुसंगत हो सकते हैं और समान रूप से यह पुष्टि करने के लिए कार्य करते हैं कि चलती घड़ी में समय अधिक धीरे-धीरे गुजरता है।
इस आधार पर, यह माना जा सकता है कि जब सोचा प्रयोग को वास्तविकता में स्थानांतरित किया जाता है, तो जो घर के व्यक्ति की जगह लेता है वह वास्तव में यात्री की तुलना में तेजी से बूढ़ा हो जाएगा।
