Tweelingparadox

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken
Speciale relativiteitstheorie
{E}\,  = m\, c^2
(de massa-energierelatie)

De tweelingparadox is een gedachte-experiment in de speciale relativiteitstheorie (SR). Een astronaut maakt een ruimtereis waarin hij lang met zeer hoge snelheden reist. Wanneer hij terugkomt op aarde, blijkt hij jonger te zijn dan zijn tweelingbroer, die op aarde is gebleven. Dit resultaat, de tijddilatatie van bewegende lichamen, wordt voorspeld door de speciale relativiteitstheorie.

Tweeledige paradox[bewerken]

Deze paradox is tweeledig:

  • enerzijds lijkt het tegenstrijdig dat de tweelingbroers verschillende leeftijden kunnen hebben,
  • anderzijds lijkt de situatie voor beide broers symmetrisch te zijn.

Dit laatste kan eenvoudig worden weerlegd: snelheid is weliswaar relatief, maar de thuisblijvende broer wordt niet versneld (als we de vrij kleine versnelling van de aarde negeren) en de reizende wel, op zijn minst bij het omkeren.

Het is dan ook geen paradox maar een opmerkelijk verschijnsel dat bevestigd wordt in experimenten. Het omkeren (dat zelf niet onder de SR valt) doet de tijddilatatie niet teniet.

Drie inertiaalstelsels[bewerken]

De verwarring ontstaat doordat er niet twee, maar drie relevante inertiaalstelsels zijn:

  1. een waarin de thuisblijver in rust blijft,
  2. een waarin de reiziger op de heenweg is, en
  3. een waarin hij op de terugweg naar huis is.

Zowel bij zijn vertrek als bij zijn aankomst en het omkeren verandert de reiziger van referentiestelsel. Het gevolg daarvan is dat de leeftijd van de reizende broer aan tijddilatatie onderhevig is. Dit is een effect veroorzaakt door de verandering in de definitie van gelijktijdigheid wanneer er van stelsel gewisseld wordt.

In de SR bestaat er niet zoiets als een absolute tijd. Het huidige moment is gedefinieerd als een aantal gebeurtenissen die gelijktijdig gebeuren voor een waarnemer. De notie van gelijktijdigheid hangt af van het referentiestelsel, dus wisselen tussen stelsels vereist een aanpassing van onze opvatting over het huidige moment.

Zie ook[bewerken]