쌍둥이 역설
Twin paradox
4 광년 떨어진 별까지 빛의 0.8 배로 다녀온 쌍둥이는 지구에 남은 쌍둥이보다 몇 살 어릴까요?
무슨 일이 일어났나
쌍둥이 역설은 «움직이는 쪽 시계가 느리다면, 서로 상대가 움직인다고 보는 두 쌍둥이 가운데 누가 덜 늙나» 하는 물음입니다.
답은 여행한 쌍둥이입니다 — 지구 쌍둥이는 한 틀에 머물지만, 여행자는 별에서 돌아서며 가는 틀에서 오는 틀로 갈아탑니다.
시뮬레이터에서 빛의 0.8 배로 4 광년을 오가면 지구에서는 10 년, 여행자 시계로는 6.00 년이 흘러 4.00 년 차이가 나고, 돌아서는 순간 여행자의 «같은 때» 선이 지구 시간 6.40 년을 건너뜁니다.
Stanford 누리집에 옮겨 둔 NASA 의 답은, 우리가 낼 수 있는 빠르기로는 이 나이 차가 1 초의 아주 작은 몫이라고 적습니다 — 초속 약 9 km 로 지구 궤도를 6 달 돈 우주인이 약 0.007 초 젊어지는 정도입니다.
💡 생활 속 예시
- 오랜 우주 임무를 마치고 돌아온 우주인의 «덜 늙은 시간» 은 빠르기 효과만 따지면 6 달에 1 초의 1 000 분의 7 쯤입니다(Stanford).
- 해외 출장을 자주 다니는 비행기 승무원도 이론으로는 땅의 가족과 시계가 아주 조금 어긋나지만, 원자시계 없이는 알 수 없을 만큼 작습니다.
🙅 오해 깨기오해 모음 보기
쌍둥이 역설은 상대성 이론이 스스로 모순이라는 증거다.
두 쌍둥이는 대칭이 아닙니다 — 여행한 쪽만 돌아서며 틀을 바꿉니다. Stanford 누리집에 옮긴 NASA 답도 우리가 낼 수 있는 빠르기에서는 그 나이 차가 1 초의 아주 작은 몫으로 나타난다고 적습니다. 출처
누가 왜 찾았나
아인슈타인이 1905 년 내놓은 특수 상대성 이론에서 움직이는 시계가 느려진다는 결과가 나오자, «그렇다면 멀리 여행하고 돌아온 쌍둥이는 정말 덜 늙을까» 라는 물음이 생겼습니다. 오늘날 가속기 속 입자는 빛의 99.9999 % 로 달리고 지구 궤도 우주인은 초속 약 9 km 로 돌아, 같은 효과를 크게 또는 아주 작게 겪습니다.
확인된 값
교육과정에서는
- 한국 2022 · 물리학 · 빛과 물질 [12물리03-06]
출처
이어서 보기
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