مفارقة التوأم Twin Paradox

1 دقيقة

ما هي مفارقة التوأم؟

هي تجربة فكرية وضعها أينشتاين لتوضيح مفهوم تمدد الوقت في النظرية النسبية الخاصة من خلال قصة توائم.

على ماذا تنص مفارقة التوأم؟

تفترض المفارقة وجود توأمين، يترك أحد التوأمين الأرض ليرحل على متن صاروخ ويسافر بسرعة قريبة من سرعة الضوء، بينما يبقى التوأم الآخر على الأرض، وبهذا الشكل سيكون عمر التوأم على الصاروخ أقل من عمر التوأم على الأرض بسبب تمدد الزمن.

لماذا دعيت بـ "المفارقة"؟

تكتسب قصة التوأم صفة المفارقة تبعاً للنسبية، إذ يمر الزمن على مركبة التوأم الفضائية بشكل أبطأ مما هو عليه على الأرض، لذا بعد العودة سيكون توأم الفضاء الذي عاد أصغر عمراً من الذي بقي على الأرض، لكن في النسبية ما يراه المراقب الأول على أنه يحدث للمراقب الثاني يراه الثاني على أنه يحدث للأول، لذا فالأخ الذي بقي على الأرض قد يكون الأصغر عندما يرى الوقت يمر بشكل أسرع بالنسبة للتوأم في الفضاء، فكيف سيكون التوأم على الأرض أصغر وأكبر في الوقت نفسه، ومن هنا تنشأ المفارقة.

هل من الممكن التأكد من صحة مفارقة التوأم؟

يعد قياس تأثير تمدد الزمن بهذه المفارقة صعباً؛ نظراً لعدم وضوحه بشكل كافٍ إلا عندما تقترب سرعة تحرك الشخص من سرعة الضوء، لكن من الممكن محاولة قياسه بشروط غير مثالية، فمثلاً قام الفيزيائيان جوزيف هافيل وريتشارد كيتنغ في عام 1971 بوضع ساعات ذرية على متن طائرات نفاثة وأرسلاها لتدور حول العالم، وعندما تأكدا من الساعات وجدا بأنها غير متزامنة مع الساعات الأرضية بما يتوافق مع حسابات النسبية الخاصة.

كيف يمكن الحفاظ على دقة ضبط التوقيت مع وجود تمدد الزمن؟

يتكيف نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) مع تمدد الوقت، فهناك ساعات موجودة على الجبال وأخرى في الوديان وأخرى ثابتة وغيرها تتحرك في طائرات أو قطارات، لذلك يجب أن تتواصل الأجهزة الأرضية مع الأقمار الصناعية لتعويض الفروق الزمنية بالاعتماد على سرعة تحرك الساعات وتأثيرات الجاذبية عليها، ويتم ذلك من خلال برمجيات خاصة.