Hoe verenig je relatieve beweging met de relativiteitstheorie?

Antwoord

Snelheid is inderdaad relatief, maar versnelling niet.

Eerst over snelheid, en dit kan inderdaad al verwarrend zijn:

- In het referentiestelsel van A, zou men zeggen dat de tijd van A normaal verloopt, terwijl B beweegt en zijn tijd dus trager gaat.
- In het referentiestelsel van B, zou men zeggen dat de tijd van B normaal verloopt, terwijl A beweegt en zijn tijd dus trager gaat.

Op eerste zicht denkt men dan: dus B trager dan A en A trager dan B, dit kan niet. In feite mag je die twee situaties niet vergelijken: de twee referentiestelsels beschrijven verschillende tijdsevoluties!  (Het is dus niet T(B) < T(A) < T(B) = onmogelijk, maar  T(B) < T(A)  en T'(A) < T'(B), waar T en T' gewoon verschillende tijden zijn). Met andere woorden, per referentiestelsel(-snelheid) heb je een andere beschrijving van de tijd. Dit heeft wel degelijk counterintuitieve implicaties: het is bv onmogelijk om te definiëren wat "simultaan" betekent op twee locaties A en B, want hoe je de ijd op A met de tijd op B vergelijkt hangt af van de snelheid die je kiest voor je referentiestelsel.

Nu over versnelling en het tweelingsparadox:

Het gaat om tweelingen die vanuit dezelfde locatie vertrekken, en elkaar later ook op dezelfde locatie terug ontmoeten. Dit is onmogelijk zonder ergens een versnelling te hebben: stel op het begin bewegen ze met constante snelheid naast elkaar, dan moet minstens één van de twee omkeren, dus ofwel draaien (versnelling gelijk centrifugale kracht) ofwel remmen en in omgekeerde richting versnellen.

Eens dit goed begrepen is, verdwijnt de paradox: het verschil in de leeftijd komt door een verschil aan ervaren versnellingen. Als maar één broer omkeert en de andere met constante snelheid doorgaat, dan is de omkerende broer jonger wanneer ze elkaar terug ontmoeten. Als ze alle twee dezelfde versnellingen ondergaan, dan zijn ze even oud. Uiteraard, als je een referentiestelsel neemt dat versnelt t.o.v. een andere, kan je vanuit de ene situatie de andere bekomen. Maar zoals gezegd: versnelling is niet relatief. Het is dus zinvol te zeggen, dat A dan wel B versnelt, of beide. En dit verklaart het verschil in leeftijd.