Díky sci-fi filmům dnes už jen málokoho překvapí, že při vesmírných cestách může čas plynout jinak než na Zemi. Tento jev se nazývá dilatace času a v souvislosti s ní vznikl velmi zajímavý myšlenkový experiment známý jako paradox dvojčat.
Co je to paradox dvojčat?
Paradox dvojčat je fyzikální myšlenkový experiment související s teorií relativity. Jde v podstatě o hypotetický scénář, ve kterém hrají hlavní roli dvojčata, z nichž jedno odletí do vesmíru, zatímco druhé zůstane na Zemi. Když pak vesmírná cesta skončí a dvojčata se opět setkají, dvojče z vesmíru bude starší jen o několik let, zatímco dvojče ze Země o celá desetiletí.
Tento jev lze vysvětlit tak, že se raketa ve vesmíru pohybovala rychlostí blížící se rychlosti světla, tudíž v ní čas plynul pomaleji než na Zemi. Rozdíl v plynutí času by měl na svědomí fyzikální jev dilatace času, který si můžete představit jako jakési zpomalení či roztažení času. K tomuto zpomalení dochází u všech objektů, které se vzhledem k pozorovateli pohybují opravdu vysokou rychlostí.
Dilatace času není pouhou teorií, nýbrž experimentálně potvrzeným jevem. Paradox dvojčat je proto myšlenkou založenou na skutečných fyzikálních zákonech. Kde je ale ten paradox?
Mladší i starší zároveň
Ještě jednou si zopakujme, v jaké situaci k dilataci času dochází: toto zpomalení může nastat u všech objektů, které se vzhledem k pozorovateli pohybují opravdu vysokou rychlostí.
Dobrá, takže v tomto případě je Země pozorovatelem a raketa objektem letícím velkou rychlostí. Jenže z pohledu z rakety je tomu přesně naopak – raketa jako pozorovatel nahlíží na Zemi, která je vzdalujícím se objektem. V tomto případě by tedy mělo pomaleji stárnout dvojče na Zemi, zatímco dvojče v raketě rychleji. Přesně v tuto chvíli nastává paradox dvojčat.
Který ze scénářů bude tedy platit? Není přece možné, aby při skutečném setkání dvojčat bylo jedno dvojče mladší i starší zároveň.
Který ze scénářů tedy skutečně nastane?
Teorie relativity musela v případě paradoxu dvojčat připustit, že pohybová situace obou dvojčat není identická. Rozdíl je ve zrychlování a zpomalování lodi a s tím spojené setrvačné síle na palubě. Ke zpomalení plynutí času dochází totiž právě jen během zrychlených manévrů lodi. A to se na Zemi pochopitelně neděje.
Důležitou roli proto v tomto případě hraje objektivita. Předmět, na němž je objektivně měřitelná setrvačná síla, je oním vzdalujícím se objektem – v tomto případě raketa. Objekt bez setrvačné síly, v tomto případě Země, je pozorovatelem.
Je proto jasné, že při shledání dvojčat bude skutečně dvojče z rakety mladší, zatímco to ze Země starší. Za pohybující se objekt můžeme totiž považovat pouze ten, u kterého lze pohyb objektivně změřit.
