İkiz paradoksu
Tarih

1905 yılında gerçekleştirdiği çok önemli ve ünlü çalışması özel görelilik ile tanınan Albert Einstein şu şekilde bir tahminde bulunmuştur; iki saat bir araya getirildiğinde ve birlikte senkronize edildiğinde ve daha sonrasında saatlerden biri diğerinden uzaklaştırılıp geri getirildiğinde, hareket ettirilen saat, senkronize edildiğinden beri sabit yerinde tutulan saatten daha geri kalmıştır. Einstein bunun özel görelilik kuramının bir sonucu olduğunu ve bazılarının öne sürdüğü gibi bir paradoks olmadığını düşündüğünü dile getirmiştir. Ve 1911 yılında bulduğu sonucu yeniden değerlendirmiş ve şu sözleri söylemiştir:
Eğer yaşayan bir organizma bulursak ve bu organizma bir insansa ve uzaya gönderilen kişi bu insanın ikiziyse ve uzaya giden ikiz kardeş eve geri dönerse ikiz kardeşini kendiyle kıyaslayacak olursa onu daha fazla yaşlanmış bir halde bulur. Bu durumdaki paradoks ise şundan kaynaklanmaktadır. İki kardeşte birbirlerini seyahat eden kişi olarak görür ve diğer kardeşin daha yaşlı olduğunu söyler ve bu da bizlere mantıklı gelen bir tür ikilemdir. Ulaşılabilir olan deneyler yapılmıştır ve bu deneyler Einstein’ın öngörülerini destekleyici nitelikte meydana gelmiştir.
1911 yılında Paul Langevin çok şaşırtıcı bir örnek meydana atmıştır. Ve bu örnekte uzaya seyahate giden ikizin Lorentz faktöründe yani ışık hızının 99,995%’yle hareket etmekte olduğunu varsaymıştır. Uzaydaki ikizin kendi zamanına göre bir yıl boyunca fırlatılabilen bir rokette kaldığını ve daha sonra yönünü ters çevirdiğini düşünmüştür. Dünyaya döndüğü zaman ise iki yıl yaşlandığını varsayan bu ikiz dünya üzerinde 200 yıl geçtiğini fark etmiştir. Seyahati boyunca o ve dünya arasında sürekli olarak sabit oranda bir sinyal alınıp gönderilmiştir. Sinyaller üzerindeki görecelilik etkileri yaşlanmada ki farklılıkların hesaplanması işlemlerinde kullanılmıştır. Açığa çıkan bir asimetri bulunmuştur ve bu asimetri sadece gezgin olan ikizin ivmelenmeye maruz kalmasıyla meydana gelmiştir ve bu durum sonuçtaki farklılıkların nereden geldiğini açıklayabilmek için kullanılmıştır. Çünkü hızdaki herhangi bir değişim ya da ivmedeki en ufak bir değişim çok kesin anlamlara ve sonuçlara sebep olabilirdi.
Max von Laue, Paul Langevin’in yapmış olduğu bu açıklamaya oldukça iyi hazırlanmıştı. Tarih ise 1911 ve 1913 yılları arasıydı. Laue, Minkowski’nin uzay zamanı ile ilgili olan formalizmini kullanarak eylemsizlikle hareket eden vücutların hayat çizgilerinin iki olay arasında biten uygun bir zaman dilimi tarafından maksimize edildiğini kanıtlamıştır. Ayrıca belirtmiştir ki aradaki asimetrik yaşlanmanın uzaydaki ikizin ayrı çerçevelerde bulunmasından ve aynı zamanda dünyadaki ikizin tek bir çerçevede duruyor olmasından kaynaklanmıştır. Sonunda Lord Halsbury ve diğerleri değişen ivmeyi kaldırmış ve üç kardeş teorisini ortaya çıkartmışlardır. Bu teoriye göre uzaya gönderilen kardeş kolundaki saatini çıkartıp üçüncü bir kardeşe vermiştir ve saati alan kardeşte onunla ters yönlerde ilerlemeye devam etmiştir. İvmenin meydana getireceği etkilerden kaçmanın diğer bir yoluysa Doppler etkisinin göreceliliğidir.
Ne Einstein ne de Langevin bu sonuçları birer paradoks olarak değerlendirmemiştir. Einstein bu duruma sadece tuhaf bir ayrıcalık derken Langevin bu durumu kesin bir ivmenin meydana getirdiği sonuç olarak görmüş ve bu şekilde kabul etmiştir. Bilimsel ve mantıksal olarak bulunan ve cevaplandırılan bir paradoksun birbirine tamamen karşıt sonuçları olması gerektiği biliniyordu. Başka bir deyişle Einstein’da Langevin’de bu ikizlerin paradoksu hikâyesinin fizikteki göreceliliğin kendi içinde tutarlı olmasına bir karşıtlık olarak bulunduğunu görmüşlerdi.