Zgodnie ze szczególną teorią względności, jeśli A jest, inercjalnym układem odniesienia (w przybliżeniu załóżmy na chwilę, że jest nim nasza Ziemia i jeśli z A startuje rakieta, nabiera prędkości bliskiej prędkości światła, oddala się od nas, zawraca, wreszcie ląduje na Ziemi – to pilot z rakiety będzie młodszy od swego bliźniaka na Ziemi. O ile młodszy? To zależy od detali ruchu rakiety – można to obliczyć ze wzorów.
Paradoksem, określanym przez znawców mianem paradoksu pozornego, zasadza się w tym, że dla pilota rakiety to Ziemia nabiera prędkości, oddala się, zawraca i spotyka się z nim na nowo. Zatem, zdaniem niewykształconego w subtelnościach teorii względności pilota, to brat na Ziemi winien być młodszy od niego.
A wszystko bierze się ze wzorów szczególnej teorii względności, które interpretowane są zwięxle choć nieprecyzyjnie jako:czas w układach poruszających się płynie wolniej.
Czy tak jest w istocie? W swoim skrypcie „Niezwykła szczególna teoria względności”, dostępnym w necie, Andrzej Dragan pisze tak:
„W oparciu o tę prostą konsekwencję szczególnej teorii względności wykonywane były pewne ciekawe eksperymenty. Na przykład jeden z dwóch zsynchronizowanych zegarów atomowych umieszczano w ponaddźwiękowym samolocie, który odbywał długa˛ podróż, po czym wracał w miejsce startu. Okazywało si˛e wówczas, ˙ze zegar, który odbył podróż nieznacznie się późnił w stosunku do zegara, który cały czas pozostawał nieruchomy. Zaobserwowane odstępstwo zgadzało się zresztą idealnie ze wzorem (2.11).”
Dr Andrzej Dragan jest adiunktem w Katedrze Optyki Kwantowej i Fizyki Atomowej Uniwersytetu Warszawskiego, więc chyba można mu ufać, nieprawdaż? Zajrzyjmy jednak co na ten temat znajdziemy na przykład w Wikipedii – doświadczenie z zegarami atomowymi i samolotami znane jest pod nazwą Hafele–Keating experiment.
Doświadczenie miało miejsce w roku 1971 i zostało powtórzone, z większą dokładnością, w roku 1976 a potem w 2005 – przez National Physical Laboratory dla telewizji BBC (zatem to ostatnie nie miało naukowych pretensji, było dla reklamy) to był . Jaka jest konkluzja? Czy taka sama jak pisze Andrzej Dragan, że zgodność jest „idealna”?
Z Wikipedii dowiadujemy się przede wszystkim, że wyniki były „konsystentne” z teorią względności, a nie, że „idealnie teorię potwierdzały”.
Co więcej, dowiadujemy się, że:
Because the experiment was reproduced by increasingly accurate methods, there has been a consensus among physicists since at least the 1970's that the relativistic predictions of gravitational and kinematic effects on time have been conclusively verified.[6] The quality of the original results has however been criticized. According to a 1996 reexemination of the data by A. G. Kelly, the final published outcome had to be averaged in a biased way in order to claim such a high precision.[7] Also, Louis Essen, the inventor of the atomic clock, published an article in 1988 in which he discussed the (in his opinion) inadequate accuracy of the experiment.[8] However, neither of these publications are in peer-reviewed sources, and neither casts doubt on the verifications of the result by more precise methods as early as 1976.
-
Czyli, że od lat 1970 mamy konsensus (zgodę) wśród fizyków.
-
Zgoda ta jest nie taka znów totalna, bowiem doświadczenia te były krytykowane za jakość danych i za ich obróbkę tak, by wyszło to co miało wyjść.
-
Sam wynalazca zegarów atomowych, Louis Essen, opublikował pracę w której krytykował jakość tych doświadczeń
-
Niemniej nie przejmujmy się, bowiem żadne poważne czasopismo naukowe takiej krytyki nie opublikowało.
Z Wikipedii dowiadujemy się także, że satelity GPS uwzględniają poprawki relatywistyczne i działają. Wierzyć Wikipedii? Lepiej poszperać. I czego się dowiemy? Prawie niczego. Dowiemy się, że satelity GPS muszą uwzględniać tyle różnych poprawek, że ta relatywistyczna to małe piwo. Poprawki te uwzględnia się metodą inżynierską, to znaczy prób i błędów. Twierdzenie, że satelity GPS potwierdzają STW jest więc dalekie od prawdy.
Do samego paradoksu bliźniąt wrócę jeszcze – gdy go zrozumiem, to znaczy gdy zrozumiem czegow nim nie rozumiem. Kluczowym pojęciem jest tu pojęcie układu inercjalnego. Co to jest układ inercjalny? A to taki układ w którym ciało na które nie działa żadna siła porusza się ruchem jednostajnym po prostej. A skąd wiadomo czy na ciało działa jakaś siła czy nie działa żadna siła? Gdy stwierdzimy, że na ciało nie działa żadna siła gdy porusza się ono ruchem jednostajnym po prostej, to kółko się zamknie. Wyjaśnimy X przez Y a Y przez X – czyli nie wyjaśnimy niczego. Skąd więc wiadomo czy na dane jedno ciała działa jakaś siła czy nie działa żadna? Muszę to sobie przemyśleć. Mam różne hipotezy i sporo wiedzy, ale odpowiedzi dobrej nie mam.
