Парадокс близнецов

Парадокс близнецов. В специальной теории относительности парадокс близнецов, называемый также парадоксом времени или парадоксом часов, иллюстрируется следующим рассуждением. Часы A всё время покоились в инерциальной системе отсчёта, а часы B улетели от A, совершили путешествие и вновь вернулись к часам A. Согласно специальной теории относительности, с точки зрения наблюдателя, находящегося у часов A, время по часам В течёт медленнее, чем по часам A. Это замедление зависит от скорости часов B. Чем ближе скорость часов B к скорости света c, тем больше замедление. Так, при скорости движения часов B, равной 86 % от c, время замедлится в два раза. На вернувшихся к A часах B промежуток времени, измеренный ими, всегда меньше промежутка, измеренного часами A, т. е. часы B отстанут от A.

Так как движение относительно, то, казалось бы, можно обратить рассуждение: считать часы B неподвижными, а часы A путешествовавшими и поэтому идущими медленнее, чем B. Тогда после возвращения должны отстать часы A. Это кажущееся противоречие и называют парадоксом близнецов.

Смысл названия данного парадокса заключается в том, что вместо часов часто рассматривают двух близнецов, из которых один оставался на Земле, а другой совершил путешествие в космосе, а затем возвратился на Землю. Разницу в протекшем времени можно непосредственно определить по тому, кто из близнецов окажется старше. Поэтому упомянутое противоречие называют также парадоксом близнецов.

В действительности противоречие возникло из-за некорректности рассуждения. Правильное рассуждение состоит в следующем. Часы A всё время находились в инерциальной системе отсчёта, они не подвергались ускорениям. В этой системе отсчёта часы B всё время идут медленнее, чем часы A, и вывод о том, что по возвращении отстанут часы B, правилен (путешествовавший близнец окажется моложе своего брата, остававшегося на Земле). Система отсчёта, связанная с часами B, не может быть всё время инерциальной, поскольку эти часы сначала удаляются от A, затем замедляются и опять ускоряются, но в обратном направлении, чтобы вернуться к часам A. В этот период система отсчёта, связанная с часами B, неинерциальна. В неинерциальной системе отсчёта, в отличие от инерциальной, ход часов зависит не только от скоростей, но и от ускорений. Учёт этой зависимости показывает, что никакого противоречия нет. После возвращения часов B к часам A часы B всегда отстают от часов A. Выводы о замедлении времени на движущихся телах и о влиянии на течение времени ускорений в системе отсчёта непосредственно проверены экспериментально и подтверждают теорию.