Верна ли эта пространственно-временная диаграмма для парадокса близнецов?

Ссылка на вопрос находится здесь: http://www.einsteins-theory-of-relativity-4engineers.com/twin-paradox-graphical-solution.html

Диаграмма Минковского из систем отсчета обоих близнецов

Конкретно мой вопрос касается петли в мировой линии Джима. Я знаю, что обычно в парадоксе Близнецов с мгновенным ускорением или скачком инерциальной системы отсчета разница в возрасте объясняется разрывом во времени, который путешествующий близнец не испытывает из-за этой смены отсчетов. Но так ли выглядела бы эта петля при постоянном ускорении, или автор этой картинки не прав? Возможна ли такая замкнутая петля без скорости, превышающей скорость света? Спасибо за любую помощь.

Я думаю, что автор тех диаграмм пытается сделать что-то умное, с двумя возможными причинами выбора. Во-первых, нет никаких признаков обычной конструкции использования разных наборов осей для представления разных инерциальных систем отсчета на одной диаграмме. Во-вторых, мировая линия Пэм не представляет собой единую инерциальную систему отсчета, поэтому карта, на которой эта мировая линия прямая, инерциальные мировые линии будут выглядеть довольно странно.

Ответы (1)

Несмотря на то, что автор не указывает, какие математические операции они выполняли, довольно просто сказать, что они не знают, что делают. Теория относительности чрезвычайно либеральна в отношении того, какую систему координат мы используем, но когда у нас есть приемлемая система координат, а затем мы меняем координаты, чтобы получить другую, возникают определенные требования. Функции, выражающие новые координаты через старые, должны быть гладкими и взаимно однозначными. Тот факт, что мировая линия Джима пересекает саму себя, говорит нам о том, что какую бы систему координат ни использовал автор, она не была взаимно однозначной. Так что все, что они делали, было просто неправильно.

Можно попытаться обработать парадокс близнецов в этом стиле. Специальная теория относительности может работать с ускоряющимися системами отсчета (вопреки тому, что говорят некоторые люди). Тем не менее, это может быть немного сложно сделать правильно; могут происходить нелогичные вещи; вы должны быть осторожны в своих математических предположениях; описание может быть неуникальным; и нет никакой гарантии, что вы получите единую карту координат, охватывающую все пространство-время. Наиболее распространенное описание называется координатами Риндлера.. Если бы кто-то хотел сделать презентацию в этом стиле лучше, вероятно, лучшим способом сделать это было бы позволить Пэм иметь постоянное правильное ускорение. Тогда преобразование будет просто преобразованием координат Минковского в координаты Риндлера. Обращение в этом стиле есть и у Хьюитта, «Концептуальная физика» .

Опасность этого стиля заключается в том, что впечатлительные люди поймут, что есть только один способ сделать это или что все виды фактов, зависящих от представления, «реальны». Мы никогда не можем сказать, являются ли определенное событие для Джима и определенное событие для Пэм «действительно» одновременными. В лучшем случае они одновременны согласно определенному соглашению , определяющему одновременность. На самом деле это было одним из основных открытий, приведших к формулировке теории относительности Эйнштейном в 1905 году: одновременность — это вопрос условности .

ОК огромное спасибо! Мой студенческий курс довольно кратко изучил специальную теорию относительности, охватив лишь некоторые аспекты относительной динамики и пару парадоксов. Где я могу узнать об этом больше, от ускорений до координат Риндлера, от гиперболического движения до различных метрик и тому подобного? Есть ли какая-нибудь книга, которая дает довольно интуитивное объяснение? Вы бы порекомендовали «Концептуальную физику» Хьюитта?
Трактовка Хьюитта хороша для своего уровня, но ее уровень очень низок, и, на мой взгляд, трактовка старомодна и не очень хорошо согласуется с тем, как современные физики думают об теории относительности. Для глубины без лишней математики мне нравится первая половина Такеучи (по кинематике), но вторая половина (по динамике) не очень хороша. Для динамики на этом уровне Stannard в порядке. На несколько более высоком математическом уровне вы можете попробовать Тейлора и Уилера, «Физику пространства-времени» или мою собственную онлайн-книгу по СТО: lightandmatter.com/sr.
Хорошо, последний вопрос: если бы это было сделано с мгновенным ускорением, а пространственно-временная диаграмма все время строилась с точки зрения Путешествующего близнеца, перекрылась бы мировая линия близнеца Земли? Или в мировой линии странствующего близнеца будет брешь? Или это будет выглядеть как оригинальная версия, просто зеркально отраженная? Я знаю, что это довольно странная вещь, так как есть две разные системы отсчета с точки зрения путешествующих близнецов.