20. ดอพเพลอร์ชิป

      กลับมาพิจารณาเรื่องฝาแฝดกันอีกครั้ง แต่คราวนี้อะบี (บนยานความเร็วสูงเข้าใกล้ความเร็วแสง)จะเดินทาง 12 ชั่วโมง และ 12 ชั่วโมงหลังวัดตามนาฬิกาของเขา เป็นการวัดโดยนาฬิกาของเขา ทุก ๆ ชั่วโมงเขาจะส่งสัญญาณวิทยุไปให้แชท(อยู่บนพื้นโลก) บอกเขาเกี่ยวกับชั่วโมงของเขา

รูป

ที่มา : https://www.scienceabc.com

แนะนำเพื่อให้อ่านได้ต่อเนื่องให้ คลิกขวาเลือก Open link in new window

หากสนใจหนังสือ ความรู้เพิ่มเติม

คลิก 

      การส่งข้อมูลด้วยสัญญาณวิทยุเป็นอีกรูปแบบหนึ่งของการแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้า เพราะฉะนั้นมันก็เดินทางด้วยความเร็วแสง

      เราจะทำอะไรได้บ้างเมื่ออะบี (บนยานความเร็วสูงเข้าใกล้ความเร็วแสง) เดินทางออกจากแชท (อยู่บนพื้นโลก)? เมื่อนาฬิกาของอะบี (บนยานความเร็วสูงเข้าใกล้ความเร็วแสง) อ่าน 1 ชั่วโมง เขาจะส่งสัญญาณแรก เนื่องจากเขากำลังเคลื่อนห่างจากแชท (อยู่บนพื้นโลก) ที่ความเร็ว 60% ของความเร็วแสง

      ผลดอพเพลอร์ สัมพัทธทำให้แชท(อยู่บนพื้นโลก) สังเกตว่าการส่งผ่านของอะบี (บนยานความเร็วสูงเข้าใกล้ความเร็วแสง) เป็นครึ่งหนึ่ง ½ ของค่าแหล่งต้นทาง

      จากการกล่าวข้างต้น ½ ความถี่ หมายถึงเวลาที่ใช้เวลานานกว่าสองเท่า ดังนั้น แชท(อยู่บนพื้นโลก) จึงรับสัญญาณ 1 ชั่วโมง ของอะบี (บนยานความเร็วสูงเข้าใกล้ความเร็วแสง) 

      เมื่อนาฬิกาของเขาอ่านว่า 2 ชั่วโมง เมื่ออะบีส่งสัญญาณ 2 ชั่วโมง ของเขา แชท(อยู่บนพื้นโลก)  แล้วเขาจะรับมันได้ในชั่วโมงที่ 4

      เพื่อให้คุณสามารถเห็นความสัมพันธ์ที่กำลังพัฒนา สำหรับสัญญาณนาฬิกาทุก ๆ 1 ชั่วโมงโดยสัญญานาฬิกาของอะบี (บนยานความเร็วสูงเข้าใกล้ความเร็วแสง)  เวลาที่ผ่านไปสำหรับแชท(อยู่บนพื้นโลก) เท่ากับ 2 ชั่วโมง เมื่อนาฬิกาของอะบี (บนยานความเร็วสูงเข้าใกล้ความเร็วแสง) อ่าน 12 ชั่วโมง เขาได้ส่งสัญญาณ 12 ครั้ง

      ในทางกลับกันแชท(อยู่บนพื้นโลก) ได้รับสัญญาณ 12 ครั้ง แต่พวกเขาทั้งหมดอยู่ห่างกัน 2 ชั่วโมง เพราะฉะนั้นตลอด 24 ชั่วโมง ที่ผ่านไป

      ตอนนี้ อะบี (บนยานความเร็วสูงเข้าใกล้ความเร็วแสง) กลับมา และกลับมาส่งสัญญาณทุกชั่วโมง ในลักษณะเดียวกันก่อนหน้านี้ เนื่องจากเขาเข้าใกล้แชท(อยู่บนพื้นโลก)

      การเปลี่ยนดอพเพลอร์ขณะนี้ ทำให้แชท (อยู่บนพื้นโลก)สังเกตความถี่เป็นสองเท่าของค่าแหล่งที่มา ความถี่ที่เป็นสองเท่า เท่ากับ ½ เท่าเวลา

      ดังนั้นแชท (อยู่บนพื้นโลก) จะรับสัญญาณ  ชั่วโมง ของอะบี (บนยานความเร็วสูงเข้าใกล้ความเร็วแสง) ที่ช่วงเวลา 30 นาที

      เมื่อการเดินทางกลับ 12 ชั่วโมงเสร็จสิ้นแล้ว อะบี (บนยานความเร็วสูงเข้าใกล้ความเร็วแสง) ได้ส่งสัญญาณ 12 ครั้ง แชท(อยู่บนพื้นโลก) ก็ได้รับ 12 ครั้ง แต่มีเวลาที่ต่างกัน 30 นาที

      ดังนั้น 6 ชั่วโมงผ่านไปสำหรับแชท(อยู่บนพื้นโลก) หากเรารวมระยะเวลาที่ผ่านไปสำหรับทั้งฝาแฝดทั้งสอง เราจะเห็นว่า 24 ชั่วโมง (12 + 12) มีสำหรับอะบี (บนยานความเร็วสูงเข้าใกล้ความเร็วแสง) แต่เวลาผ่านไป 30 ชั่วโมง (24 + 6) มีผ่านสำหรับแชท(อยู่บนพื้นโลก)

      ดังนั้น แชท(อยู่บนพื้นโลก) จะมีอายุมากกว่าคู่แฝดของเขา ก็คืออะบี (บนยานความเร็วสูงเข้าใกล้ความเร็วแสง) แล้วถ้ายิ่งอะบี (บนยานความเร็วสูงเข้าใกล้ความเร็วแสง) เดินทางไกล และมีความเร็วมากขึ้นไปอีก เวลาที่ขยายออกไปก็จะยิ่งมากขึ้น

      เรากลับมาดูที่ฝาแฝดอีกครั้ง แต่คราวนี้อะบี (บนยานความเร็วสูงเข้าใกล้ความเร็วแสง) จะเดินทาง 84 ชั่วโมง และ 84 ชั่วโมงหลัง (ตามเวลาของเขา) ด้วยความเร็ว 80% ของความเร็วแสง

      การเดินทางโดยรวมของอะบี (บนยานความเร็วสูงเข้าใกล้ความเร็วแสง) จะใช้เวลา 168 ชั่วโมง และเวลารวมทั้งหมดของแชท(อยู่บนพื้นโลก)จะมีถึง 280 ชั่วโมง

      ซึ่งอะบี (บนยานความเร็วสูงเข้าใกล้ความเร็วแสง) จะหายไป 1 สัปดาห์ตามนาฬิกาของเขา แต่แชท(อยู่บนพื้นโลก) จะรออีก 1 สัปดาห์ 4 วัน กับอีก 16 ชั่วโมงตามนาฬิกาของเขา

      จำไว้อย่างหนึ่งว่า แชท(อยู่บนพื้นโลก) จะรับสัญญาณขาออกของอะบี (บนยานความเร็วสูงเข้าใกล้ความเร็วแสง) ที่ความถี่ครึ่งหนึ่ง ซึ่งหมายความว่าจะเป็นสองเท่า

      เพราะฉะนั้นแชท(อยู่บนพื้นโลก) ได้รับสัญญาณ 84 ชั่วโมงของอะบี (บนยานความเร็วสูงเข้าใกล้ความเร็วแสง) ทุก ๆ 3 ชั่วโมง เป็นเวลารวม 252 ชั่วโมง (ที่เป็น 3 ชั่วโมงนี้ คือการดอพเพลอร์ชิปสัมพัทธที่ 80% ของความเร็วแสง)

      ในทำนองเดียวกัน แชท(อยู่บนพื้นโลก) ได้รับการเดินทางของอะบี (บนยานความเร็วสูงเข้าใกล้ความเร็วแสง) 84 ชั่วโมง สัญญาณทุก ๆ 20 นาที โดยรวม 28 ชั่วโมง (20 นาที ก็มาจาก 1/3 ของการดอพเพลอร์ชิปสัมพัทธที่ย้อนกลับมา)

      ตอนนี้ คุณรู้การเดินทางรอบจากมุมมองของแชท(อยู่บนพื้นโลก) 252 + 28 = 280 ชั่วโมง หรือเป็น 1 สัปดาห์ 4 วัน กับอีก 16 ชั่วโมง

      ส่วนอะบี (บนยานความเร็วสูงเข้าใกล้ความเร็วแสง)  เดินทาง 84 ชั่วโมง กับอีก 84 ชั่วโมงหลัง รวมทั้งหมด 168 ชั่วโมง หรือ 1 สัปดาห์

ในตอนหน้า เราจะมาลงรายละเอียดในเรื่องทวิน พาราดอกซ์ โปรดติดตาม

ข้อคิดดี ๆ ที่นำมาฝาก

“มีคนมากมาย

ที่คิดจะเปลี่ยนแปลงโลกใบนี้

แต่มีคนเพียงน้อยนิด

ที่คิดจะเปลี่ยนแปลงตนเอง”

เอโอ ตอลสตอย

ปราชญ์แห่งรัสเซีย

<หน้าที่แล้ว                                 สารบัญ                    หน้าต่อไป>