Путешествие во времени и парадокс близнецов

[Нэд]

Здравствуйте. Я впервые на этом форуме, если пишу не в тот раздел - заранее извиняюсь.

Не так давно я увлекаюсь астрономией, поэтому сразу скажу - многих слов и сложных объяснений не понимаю, но уж очень привлекают меня теоретические рассуждения о возникновении Вселенной, путешествии во времени и т.д.

И вот, в очередной раз смотря документальный сериал "Настоящий гений со Стивеном Хокингом", я натыкаюсь на любопытный эксперимент с путешествием в будущее, который заключался в следующем: двое добровольцев отправились на вершину горы, один остался у ее подножия. Ведущим делается вывод, что чем ближе человек к Земле, тем сильнее гравитация, и соответственно, гравитация наверху горы слабее, поэтому время там идет быстрее. Всем трем добровольцам вручили атомные часы. По прошествии 24 часов человек, находившийся внизу, приехал на вершину горы. Когда сравнили часы, оказалось, что время для последнего шло медленнее, и на миллиардные доли секунд он стал "моложе" своих товарищей. Вроде бы все логично.

Но я никак не могу понять и соотнести это все с парадоксом близнецом. Разве двое людей, отправившиеся на гору не будут в этом случае являться тем самым братом-близнецом, полетевшим в космос? Они, как и брат-космонавт (из теории парадокса близнецов) отдалились от Земли, только вот брат-близнец прилетел из космоса помолодевшим. Я не знаю, понял ли меня кто-то, у меня в голове такая каша Или это две разные теории? Помогите разобраться

[Goodricke]

Речь о СТО и ОТО 

[Нэд]

Ох, правда? Спасибо! Пойду учить мат часть..

[vasanov]

Я не знаю, понял ли меня кто-то, у меня в голове такая каша

Не переживайте так, у многих от этого каша и они как-то живут с этим. И тут точно не путешествие в будущее, просто для одного близнеца время течёт немного медленнее, чем для другого, но никто из них в своё будущее или в прошлое не попадёт.

[Нэд]

Vasanov, да, спасибо, вы правы. Но все равно, все это в голове просто не укладывается

[zam2]

Ведущим делается вывод, что чем ближе человек к Земле, тем сильнее гравитация, и соответственно, гравитация наверху горы слабее, поэтому время там идет быстрее.

Прямо вот так и было сказано? Так это неправильно. Темп хода часов зависит не от силы гравитации, а от гравитационного потенциала. Где потенциал ниже, там часы идут медленнее. Действительно, у подножия горы часы идут медленнее, чем на вершине, потому что там потенциал ниже. А ещё можно поместить часы в центр Земли. Там сила гравитации равна нулю, а часы идут ещё медленнее, потому что потенциал ещё ниже.

Но я никак не могу понять и соотнести это все с парадоксом близнецом. Разве двое людей, отправившиеся на гору не будут в этом случае являться тем самым братом-близнецом, полетевшим в космос?

Общее в задачке про близнецов-путешественников (там нет ничего парадоксального) и в задачке про близнецов-альпинистов есть. И это общее состоит в том, что силы инерции в некотором смысле эквивалентны гравитационным силам (принцип эквивалентности). Но тут скорее нужно смотреть вот на какой эффект. В разгоняющейся ракете космонавт в носовом отсеке старее быстрее, чем космонавт в кормовом отсеке.

Они ... отдалились от Земли,

А вот отдаление от Земли (как и сама Земля) тут совершенно ни при чём.
Ну и постарайтесь не употреблять это выражение - "время идёт". Идут часы.

Или это две разные теории?

Это две разные теории:
- специальная теория относительности (не учитывает гравитацию);
- общая теория относительности (учитывает гравитацию).

Пойду учить мат часть.

Если расскажете о вашем уровне физико-математической подготовки, постараюсь подобрать вам подходящие учебники.

[Ый]

А про какие часы говорится? Если механические, то их ход будет меняться, а если электронные, то не будет.

[zam2]

А про какие часы говорится?

В таких разговорах всегда имеются в виду часы идеальные. То есть такие, на ход которых не влияют окружающие условия - давление, температура, влажность, напряжённости всяческих полей... Ближе всего к таким часам (на сегодняшний момент) - часы атомные.

а если электронные, то не будет.

Будет. Ход электронных часов, как и любых других, зависит от гравитационного потенциала.

[Нэд]

Здравствуйте, Zam2, спасибо большое за подробный ответ и уделенное время! В сериале про гравитационный потенциал ничего не было сказано, пришлось загуглить, что это такое. Вот вам и мой уровень физико-математической подготовки - я музыкант, в науке я полный ноль, честно - я даже не понимаю определение этого термина. Ваш ответ я перечитываю десятый раз, очень интересно, но каааак сложно все это понять! А вы наверняка имеете какое-то отношение к астрономии, не просто же астроном-любитель?

Сейчас я начинаю читать книгу Хокинга "Краткая история времени". До этого пришлось скачать учебники из школьной программы , чтобы хоть какие-то элементарные основы иметь, но там сплошные формулы и вычисления, а я в это не умею ((( Черт меня дернул увлечься астрономией, теперь только и смотрю и читаю все, что связано с космосом. Насчет книг - можете конечно посоветовать, если не сложно. А вообще, на форуме вроде как тема такая есть, гляну там, что пишут. Из последнего прочитанного понравилась книга Стивена Марана "Астрономия для чайников".

[Нэд]

'Ый, имелись ввиду атомные часы, вроде как, самые точные в мире

[zam2]

А вы наверняка имеете какое-то отношение к астрономии, не просто же астроном-любитель?

Я вообще не астроном. Я инженер-электромеханик.

Сейчас я начинаю читать книгу Хокинга "Краткая история времени".

Вынужден предупредить - Хокинг очень хороший учёный и очень плохой популяризатор.
Похоже, вам подойдёт вот эта: Глеб Анфилов, Бегство от удивлений http://rulibs.com/ru_zar/sci_phys/anfilov/1/j0.html .

[ulitkanasklone]

Но я никак не могу понять и соотнести это все с парадоксом близнецом.

Хокинг отличный ученый и отличный популяризатор. Он может зажечь интерес к науке.
В данном случае это не "парадокс близнецов", а замедление времени в гравитационном поле. Согласно уравнениям ОТО.
А парадокса никакого нет. В СТО есть просто разная длина мировой линии в 4-х мерном пространстве-времени при движении разных пробных частиц (близнецов). 

[dr_magneto]

книгу Хокинга "Краткая история времени".
Вынужден предупредить - Хокинг очень хороший учёный и очень плохой популяризатор

возражу, нормальная книжка, еще могу посоветовать: https://www./ссылка запрещена правилами форума//product/2018-ked-strannaya-teoriya-sveta-i-veshchestva-qed-the-strange-theory-of-light-and-matter-qed-the-148505406/

[zam2]

еще могу посоветовать

Вот у вас и есть прекрасная возможность сравнить работы Фейнмана и Хокинга. Впрочем, рядом с популярными книгами Фейнмана вообще вряд ли можно что-то поставить.

[Нэд]

Вижу, мнения насчет Хокинга как популяризатора науки разделились, но несомненно одно: он внес огромный вклад в понимание того, как устроена Вселенная и все, что нас окружает. Я вообще не знаю, когда тебе говорят - тебе осталось жить два года, какой силой воли нужно обладать, чтобы не опустить руки, жить вопреки всему и успеть сделать для людей больше, чем какие-либо среднестатистические люди. Ох ладно, что-то понесло меня... Книги Анфилова и Фейнмана обязательно прочту, заинтриговали. Огромная благодарность всем за ответы.

[Vadim Nik]

Я не знаю, понял ли меня кто-то, у меня в голове такая каша

Не переживайте так, у многих от этого каша и они как-то живут с этим. И тут точно не путешествие в будущее, просто для одного близнеца время течёт немного медленнее, чем для другого, но никто из них в своё будущее или в прошлое не попадёт.

Парадокса нет, доказано с часами самолета и земными часами

[dr_magneto]

Парадокса нет, доказано с часами самолета

ссылку на доказательство дадите? или прямо здесь напишете?

[Vadim Nik]

см. расчеты у Козловского, там все правильно

 http://www.astronet.ru/db/msg/1170927/node5.html

[Нэд]

О, в статье и про эксперимент с горой есть. Скажите, а если парадокса как такового нет, то все равно один из братьев вернется на землю помолодевшим?
Слышали ли вы про Скотта Келли? Он провел на МКС почти год, а на земле остался его однояйцевый близнец Марк. Когда Скотт вернулся, ученые сравнили их по разным показателям и одно поразило всех: космонавт помолодел по сравнению со своим братом. Надеюсь, можно верить этому источнику, на всякий случай скину: https://tass.ru/meditcina/6815956 Можно ли в этом случае говорить о парадоксе близнецов, ведь брат-космонавт не путешествовал со скоростью, близкой к скорости света?

[Астроном с биноклем]

А в чём вообще заключается парадокс близнецов, что там есть парадоксального?

Скажите, а если парадокса как такового нет, то все равно один из братьев вернется на землю помолодевшим?

Не вернётся он помолодевшим, время никак не идёт назад. Он просто постареет чуть меньше