SMTA Pan Pacific 2023에서 저와 함께 트윈 패러독스 (쌍둥이 역설)에 대해 알아보세요

여러분,

제 박사 학위는 재료 과학이지만 제 학사 학위는 공학 물리학이었습니다. 학사 학위를 받는 동안 저는 아인슈타인의 특수 상대성 이론을 공부했는데, 이 이론은 1905년에 "움직이는 물체의 전기역학에 관하여"라는 제목의 논문에서 처음 발표되었습니다. 이 논문은 그의 Annus Mirabilis[i](기적의 해)의 일부였습니다. 아인슈타인은 그 해 물리학에 혁명을 일으킨 4개의 논문을 발표했습니다. 특수 상대성 이론 논문 외에도 그는 분자와 원자의 존재를 확립한 브라운 운동을 설명하는 논문을 썼습니다. 또 다른 논문에서 그는 양자 역학을 확립하는 데 도움이 된 광전자 효과를 설명했습니다. 이 논문으로 그는 노벨 물리학상을 수상했습니다. 마지막 논문에서 아인슈타인은 틀림없이 세계에서 가장 유명한 방정식을 개발했습니다: E=mc². 그가 스위스 특허청 특허 사무원으로 있을 때 이 모든 일을 해냈다는 사실이 흥미롭습니다. 이 4개의 논문과 1915년에 개발된 그의 일반 상대성 이론은 현대 물리학 기초의 일부입니다. 이러한 모든 성취의 규모를 과장하는 것은 어려울 것입니다.

"움직이는 물체의 전기역학에 관하여"라는 논문은 일반적으로 특수 상대성 이론이라고 불리는 개념을 낳았습니다. 이것은 균일한 속도, 즉 가속되지 않는 기준 프레임만 다루기 때문에 "특별"합니다. 이러한 유형의 기준 프레임은 그림 1에 나와 있습니다. 특수 상대성 이론의 일부는 기준 프레임이 고정되어 있거나 등속으로 이동하고 있음을 보여주는 실험은 수행할 수 없다고 말합니다. 그림 1과 같이 사람이 두 기준 프레임 중 하나에서 공을 던지면 움직임은 동일합니다.

그림 1. 왼쪽 기준 프레임은 정지해 있고 오른쪽 기준 프레임은 일정한 속도로 이동하고 있습니다.두 경우 모두 공은 동일한 비행 패턴을 갖습니다.

"상대성"은 무슨 뜻인가요? 대부분의 사람들은 시간, 거리 및 질량이 절대적이라고 가정합니다. 1시간은 상수이고 1미터는 상수이며 1킬로그램도 상수입니다. 특수 상대성 이론은 이러한 측정 기준 중 어느 것도 일정하지 않다고 가정합니다. 유일한 상수는 진공 상태에서 빛의 속도이며, 정지하거나 일정한 속도로 움직이는 모든 참조 프레임에서 동일하게 측정됩니다.

빛의 속도가 고정된 기준 프레임과 움직이는 기준 프레임에서 동일하게 측정된다는 사실은 몇 가지 흥미로운 "역설"을 초래합니다. 하나는 쌍둥이가 6광년 떨어진 별을 광속의 60%로 여행하고 같은 속도로 돌아오면, 16살 더 나이를 먹지만 지구에 머물렀던 쌍둥이 자매는 20년 더 늙는다는 것입니다!

제가 SMTA Pan Pacific 2023에서 이 역설에 대해 설명하겠습니다. 이것과 많은 전자 어셈블리 프레젠테이션을 보시려면 당사와 함께하십시오.

감사합니다,

론 박사