나는 10년간의 우주여행을 했어요.

광속의 86.7%라는 엄청난 속도로 여행했거든요

물론 그런 속도를 얻기 위해 내 우주선은 장시간 가속을 했을 거에요.

그런데 그 가속도는 내 고향 지구의 중력가속도와 동일해요.

만일 가속도가 그보다 엄청 커지면 가속 시간이 줄어들긴 하겠지만 나는 죽고 말겠지요?

사람이 장시간 버틸 수 있는 가속도는 지구 중력 가속도의 서너 배 정도 밖에 안되기 때문이지요.

그래서 내 우주선의 가속도는 내가 아주 편안하도록 지구 중력가속도인 9.8m/s2으로 제한되었죠. 

그래도 10개월이면 광속의 86.7%의 속도를 낼 수 있어요. 계산해 보세요. 특수상대성 이론에 따라 시간이 1/2로 느리게 가는 속도입니다.

가속이 끝나면 엔진을 끄겠지요? 그 때부터는 등속 운동이고 무중력일 거에요.

무중력도 불편하니까 우주선을 회전시켜 인공 중력을 만들어요. 흔히 보는 영화처럼 말이죠.

지구로 돌아올 때는 엔진의 방향만 바꾸고 출발할 때와 동일한 과정을 거치면 되요.

가속 10개월 -> 등속 수십 개월 -> 역가속 20개월 -> 등속 수십 개월 -> 또 역가속 10개월... 그렇게 하면 지구로 돌아와 안착하겠지요?

그 10년 동안 나는 지구처럼 편안한 생활을 해요. 내가 우주선에 탔는지, 지구에 머물러 있는지 헷갈릴 정도로요.

그런데 말이에요. 지구에 남아 있던 내 쌍둥이 동생의 나이가 나보다 7살이나 더 늙은 거에요!!! 나는 여행을 했는지 안했는지도 모르는데 말이에요.

만일 내가 여행 중 잠이 들었다면 진짜 황당할 거에요.

이것이 바로 쌍둥이 역설이라는 것 다들 아실 거에요.

이 역설을 해결하는 방법이 두 가지 정도 있더라구요.

첫째, 민코프스키 도표를 이용해 우주선이 방향을 바꿀 때 지구의 시간이 갑자기 빠르게 흘러간다는 설명과,

둘째, 우주선이 방향을 바꿀 때 엄청난 가속도가 발생하고 그로 인해 우주선의 시간이 엄청나게 느리게 간다는 설명이지요.

두 번째 설명은 틀렸다는 것은 쉽게 알 수 있지요? 방향을 바꾸는데 왜 엄청난 가속도가 필요하죠? 그렇게 방향을 바꾸면 우주선 속 사람 다 죽어요!!

첫 번째 설명도 모순이 있지요. 만일 등속 기간이 천년이면 어쩌지요? 방향 전환하는 과정은 여행 기간이 10년이든 천년이든 똑같아요.

그런데 방향 전환 중에 지구의 시간이 빠르게 흘러가야 하는 상황은 달라지지요. 10년과 천년의 차이 만큼요.

광속 일정이라는 대전제를 실험적으로는 명확히 확인했지만,

그 현상이 일어나는 이유를 아직도 논리적으로 설명하지 못하고 있어요.

어떤 현상을 알아내는 것도 물리학이지만, 왜 그런 현상이 생기는 지 이해하는 것이 물리학적으로 더 중요해요.

무조건 그렇다고 믿어라라는 것은 종교에서나 행해지는 것이에요.


쌍둥이 역설이 왜 아직도 명확히 해결되지 못하는 것이지요.

설마 민코프스키 도표로 해결됐다는 것인가요?

또는 로렌쯔 변환 같은 수학적인 도구로 설명이 된다고 하나요?

물리학에서 수학은 논리학 보다 하위의 개념이지요.

빠르게 달리면 시간이 느리게 간다는 특수 상대성 이론을 설명하려면 로렌쯔 변환 공식이나 민코프스키 시공간이라는 수학이 정말로 안성맞춤이지요.

수학 공식은 어떤 사실을 이론화하는 절대적으로 유용한 방법은 맞아요.

그런데 그 사실이 진짜 사실인지, 또는 왜 그런 사실이 일어나는 지에 대한 설명은 하나도 하지 못하지요.

수학은 그저 도구일 뿐이에요. 총은 총알을 쏘아내는 도구일 뿐 왜 총알이 나가는 지 총 자신은 절대 몰라요.