빠르게 움직이는 물체에서는 시간의 진행이 느리다고 합니다. 그렇게 생각하면, 다음과 같은 우스갯소리도 생겨납니다. 즉, 지구상에서 키가 큰 사람은 낮은 사람보다 장수한다는 이야기입니다.
지구가 자전하므로 조금이라도 키가 큰 사람의 머리는 키가 작은 사람의 머리보다 빠르게 움직이고 있습니다. 키가 큰 사람의 머리는 지구가 24시간에 한 번 회전하는 사이에 더 큰 원주를 그리기 때문입니다. 그렇다면 키가 큰 사람의 머리 시간은 더 천천히 진행하게 되어 결과적으로 장수한다는 논리입니다. 이에 키가 작은 사람은 키가 큰 사람의 뇌 기능 역시 천천히 진행하고 있을 것이라며 반격합니다. 왠지 억지처럼 들리기도 하네요.
물론 키가 큰 사람과 키가 작은 사람의 사이에서 시간의 진행속도가 매우 다를 리 없습니다. 지구 정도의 속도에서는 시간의 지연은 거의 없습니다.
그렇다면 매우 빠른 속도의 로켓을 타고 우주여행을 하면 나이가 들지 않을까? 광속의 90% 속도인 로켓에 있는 사람의 1초는 외부 사람들의 0.44배입니다. 이 지구와 로켓에서 동시에 태어난 두 사람을 생각하면, 지구상의 사람이 45세일 때 로켓에 있는 사람은 20세가 됩니다. 즉, 로켓에 있는 사람 쪽이 나이를 먹지 않는 것입니다.
그러면 이러한 로켓으로 우주여행을 떠나 지구에 귀환하면 로켓에서 보낸 시간보다 지구에서 더 긴 시간이 흘렀을 것입니다. 생각을 달리해, 로켓이 날고 있다고 생각하는 대신에 지구가 움직이고 있다고 보면 어떨까요? 로켓에서 보면 지구가 멀어져 나가고 또한 접근하는 것이기 때문에, 지구상의 사람이 더 젊어져도 좋을 것입니다.
쌍둥이가 각각 로켓과 지구에 있다면, 어느 쪽이 나이를 먹을까요? 이 의문을 쌍둥이 역설이라 부르고 있습니다. 이것을 해결하는 것은 아인슈타인이 1915년에 발표한 일반상대성이론입니다. 이 이론으로 로켓 쪽이 나이를 먹지 않는다는 것을 증명할 수 있습니다. 로켓이 여행을 떠나 귀환하는 동안 방향전환을 하고 가속도가 붙는다는 점이 지구와의 큰 차이점입니다.
출처 참조 번역
· Wikipedia
· 国立科学博物館
https://www.kahaku.go.jp/exhibitions/vm/resource/tenmon/space/travel/travel02.html
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