상대성 이론의 쌍둥이 역설

특수 상대성 이론에서 속도가 빨라지면 시간이 느리게 간다고 가정한다.

만약 지구에 쌍둥이 A와 B가 있을 때 A는 지구에 있고 B는 빛의 80% 속도로 다른 행성으로 간 후 다시 지구로 돌아 왔다면 어떻게 될까? 

B는 빠른 속도로 이동했기 때문에 시간이 느리게 가고 A 보다 B가 더 젊을 거라고 생각된다. 하지만, B의 입장에서는 자신이 정지해 있고 A가 멀리 이동해 멀어진다고 볼 수도 있다. 그렇게 본다면 A가 더 젊을 것이다. 상대성 이론에서는 절대 좌표가 없기 때문에 둘다 맞는 말이다.

이와 같은 모순을 쌍둥이 역설이라고 한다.

이 역설은 특수 상대성 이론으로는 설명할 수 없고 일반 상대성 이론을 적용해야 한다. 일반 상대성 이론에서는 가속도가 커지면 시간이 느리게 간다고 가정한다. 그래서, B가 출발할 때와 방향을 바꿀 때와 정지할 때 경험하는 가속도에 의해 B의 시간이 더 느리게 가고 따라서 A보다 B가 더 젊게 된다. A는 가속도를 겪지 않기 때문에 시간 수축이 일어나지 않는다.