Einstein's twin paradox explained - Amber Stuver

Translator: Sabrina Go Reviewer: Ade Indarta

On their 20th birthday, identical twin astronauts volunteer for an experiment.

Di ulang tahun ke-20 mereka, astronot kembar identik menjalani eksperimen.

Terra will remain on Earth, while Stella will board a spaceship.

Terra akan tetap di Bumi, sementara Stella akan menaiki pesawat luar angkasa.

Stella’s ship will travel at 86.6% the speed of light

Pesawat Stella akan pergi dengan 86,6% kecepatan cahaya

to visit a star that is 10 light-years away,

untuk mengunjungi sebuah bintang yang jaraknya 10 tahun cahaya,

then return to Earth at the same speed.

lalu kembali ke Bumi dengan kecepatan yang sama.

As they prepare to part ways,

Sambil bersiap untuk berpisah,

the twins wonder what will happen when they’re reunited.

mereka membayangkan apa yang akan terjadi saat mereka bertemu kembali.

Since a light year is exactly the distance light can travel in a year,

Sebab setahun cahaya adalah jarak persis cahaya berpindah dalam setahun.

Stella’s journey should take 23 years.

Perjalanan Stella membutuhkan 23 tahun.

But from having studied special relativity,

Namun karena sudah mempelajari relativitas khusus,

the twins know it’s not that simple.

mereka tahu tidak sesederhana itu.

First of all, the faster an object moves through space,

Pertama, makin cepat sebuah objek bergerak dalam ruang,

the slower it moves through time compared to an unmoving observer.

semakin lambat objek bergerak dalam waktu dibandingkan pengamat diam.

This relationship can be quantified with something called the Lorentz factor,

Hubungan ini bisa diukur dengan sesuatu yang disebut faktor Lorentz,

which is defined by this equation.

yang dijelaskan oleh persamaan ini.

And secondly, the length of a moving object as measured by an observer at rest

Dan kedua, panjang dari objek bergerak seperti yang diukur oleh pengamat diam

will contract by the same factor.

akan berkontraksi oleh faktor yang sama.

At 86.6% of the speed of light the Lorentz factor is 2,

Pada 86,6% kecepatan cahaya faktor Lorentz adalah 2,

meaning time will pass twice as slowly aboard the spaceship.

artinya waktu akan dua kali lebih lambat di dalam pesawat luar angkasa.

Of course, Stella won’t notice time slowing down.

Tentu, Stella tidak akan menyadari waktu melambat.

That’s because all time-based processes in the ship will slow down as well–

Dikarenakan semua proses berbasis waktu di dalam pesawat juga akan melambat-

clocks and electrical devices;

jam dan peralatan elektronik;

Stella’s biological activities including her rate of aging

aktivitas biologis Stella termasuk tingkat penuaannya

and her perception of time itself.

dan persepsinya akan waktu itu sendiri.

The only people who could notice time on the moving spaceship

Orang yang bisa menyadari waktu di dalam pesawat yang bergerak

passing slower for Stella

berjalan lambat bagi Stella

would be observers in an inertial, or non-accelerating, reference frame–

adalah pengamat dalam sebuah bingkai referensi inersia atau non-akselerasi-

like Terra back on Earth.

seperti Terra di Bumi.

Thus, Terra concludes that when they meet back on Earth,

Maka, Terra menyimpulkan bahwa ketika mereka bertemu lagi di Bumi,

she’ll be older than Stella.

ia akan lebih tua daripada Stella.

But that’s just one way of looking at things.

Namun itu hanya satu cara dalam pengamatan.

Because all movement is relative,

Sebab semua gerakan adalah relatif,

Stella argues it would be just as valid to say her spaceship will stand still

Stella berpendapat hal itu sama saja berarti pesawatnya akan diam

while the rest of the universe, including Terra, moves around her.

sementara alam semesta, termasuk Terra, bergerak mengelilinginya.

And in that case, time will pass twice as slowly for Terra,

Dan dalam kasus tersebut, waktu akan berlalu dua kali sama lambatnya bagi Terra

making Stella the older twin in the end.

membuat Stella menjadi kembar yang lebih tua pada akhirnya.

They can’t each be older than the other, so which one of them is right?

Masing-masing tidak bisa jadi lebih tua daripada yang satu, jadi mana yang benar?

This apparent contradiction is known as the “Twin Paradox.”

Kontradiksi ini dikenal sebagai "Paradoks Anak Kembar."

But it’s not really a paradox–

Namun ini bukan benar-benar paradoks-

just an example of how special relativity can be easily misunderstood.

hanya sebuah contoh bagaimana relativitas khusus bisa disalahpahami dengan mudah.

To test their theories in real-time,

Untuk menguji teori mereka secara aktual,

each of the twins agrees to send a burst of light to the other

masing-masing setuju untuk saling berkirim tanda cahaya

every time a year has passed for them.

setiap setahun berlalu bagi mereka.

Unlike other objects, the speed of light is always constant

Tidak seperti objek lain, kecepatan cahaya selalu konstan

regardless of an observer’s reference frame.

terlepas dari bingkai referensi pengamat.

A light burst sent from Earth will be measured at the same speed

Tanda cahaya dari Bumi akan diukur dengan kecepatan yang sama

as a light burst sent from the spaceship,

dengan tanda cahaya dari pesawat luar angkasa,

regardless of whether it’s on its outbound or return trip.

terlepas apakah dalam perjalanan pergi atau kembali.

So when one twin observes a burst of light,

Maka ketika salah satu kembar mengamati tanda cahaya,

they’re measuring how long it took the other twin to experience a year passing,

mereka mengukur berapa lama yang dibutuhkan kembar satunya melewati setahun

plus how long it took for light to travel between them.

juga berapa waktu yang dibutuhkan cahaya bergerak antara mereka.

We can track what’s happening on a graph.

Kita bisa menelusuri apa yang sedang terjadi pada grafik.

The X axis marks distance from Earth, and the Y axis tracks the passage of time.

Sumbu X menandakan jarak dari Bumi, dan sumbu Y mengikuti jalur waktu.

From Terra’s perspective, her path will simply be a vertical line,

Dari perspektif Terra, jalannya hanya garis vertikal,

with distance equal to zero

dengan jarak sama dengan nol

and each tick on the line equivalent to a year as she perceives it.

dan setiap centang pada garis sama dengan setahun sebagaimana ia menjalaninya.

Stella’s path will stretch from the same origin to a point 11.5 years in time

Jalan Stella akan meregang dari awal yang sama ke titik 11,5 tahun dalam waktu

and 10 light-years in distance from Terra…

dan 10 tahun cahaya dalam jarak dari Terra ...

before converging again at zero distance and 23 years’ time.

sebelum bertemu lagi di satu titik pada jarak nol dan 23 tahun dalam waktu.

At her first one-year mark,

Pada titik satu tahun pertamanya,

Terra will send a pulse of light from Earth towards Stella’s spaceship.

Terra akan mengirim getar cahaya dari Bumi ke pesawat ruang angkasa Stella.

Since light takes a year to travel one light-year,

Karena cahaya butuh setahun untuk menjalani satu tahun cahaya,

its path will be a 45-degree diagonal line.

jalurnya akan 45 derajat garis diagonal.

And because Stella is traveling away from it,

Dan karena Stella bergerak menjauhinya,

by the time the light catches up to her,

pada saat cahaya sampai padanya,

over 7 total years will have passed for Terra, and over 4 for Stella.

7 tahun lebih sudah berlalu bagi Terra, dan 4 tahun lebih bagi Stella.

By the time Stella observes Terra’s second burst,

Pada saat Stella mengamati getar cahaya kedua Terra,

she will already be on her return journey.

ia akan sudah dalam perjalanan pulang.

But now, since she’s moving towards the source of the light,

Tapi sekarang, karena ia bergerak menuju sumber cahaya,

it will take less time to reach her,

waktunya lebih cepat untuk mencapainya,

and she’ll observe the bursts more frequently.

dan ia akan melihat getar cahaya lebih sering,

This means that Stella observes Terra aging slowly

Artinya Stella mengamati Terra menua dengan perlahan

for the first half of her journey,

untuk paruh pertama perjalanannya,

but aging rapidly during the return half.

namun menua dengan cepat selama perjalanan pulangnya.

Meanwhile for Stella, it seems as though Terra, the destination star,

Sementara itu bagi Stella tampaknya Terra, bintang tujuan,

and the whole universe are moving around her.

dan seluruh alam semesta bergerak mengelilinginya.

And because of length contraction,

Dan karena panjang kontraksi,

Stella observes the distance between them shrinking by a factor of 2.

Stella mengamati jarak antara mereka menyusut sebanyak faktor 2.

This means each leg of the trip will only take about six years

Artinya setiap pemberhentian hanya akan membutuhkan sekitar enam tahun

from Stella’s perspective.

dari perspektif Stella.

When she sends the first signal to Earth, two years will have passed for Terra.

Saat ia mengirim sinyal pertama ke Bumi, dua tahun sudah berlalu bagi Terra.

Stella will send four more light bursts during her outbound journey,

Stella akan mengirim empat tanda cahaya lagi selama perjalanannya,

each one from farther away.

masing-masing lebih jauh.

By the time Terra observes the first pulse from Stella's inbound journey,

Pada saat Terra mengamati tanda pertama dari

over 21 years will have passed for her.

lebih dari 21 tahun sudah melewatinya.

For the rest of Stella's return home,

Untuk sisa perjalanan pulang Stella,

Terra receives multiple light bursts each year.

Terra menerima banyak tanda cahaya setiap tahun.

Thus, Terra observes Stella aging slowly for about 90% of their 23 years apart,

Maka, Terra mengamati Stella menua dengan lambat sekitar 90% dari 23 tahun berpisah

and aging rapidly during the last 10%.

dan menua dengan cepat selama 10% terakhir.

This asymmetry accounts for why the paradox isn’t really a paradox.

Keasimetrisan ini menjelaskan mengapa paradoks bukanlah paradoks sungguhan.

Although each twin witnesses time

Meski masing-masing menyaksikan waktu

both speeding up and slowing down for the other,

dipercepat dan melambat untuk yang satu,

Stella sees an even split,

Stella melihat pembagian yang sama rata,

while Terra sees Stella aging slowly for most of the time they’re apart.

sementara di sebagian besar waktu mereka terpisah Terra melihat Stella lambat menua

This is consistent with each twin’s measurement of the space voyage,

Hal ini konsisten dengan pengukuran si kembar akan perjalanan luar angkasa,

which takes 23 Earth years, but only 11.5 as experienced aboard the ship.

yang membutuhkan 23 tahun Bumi, tapi hanya mengalami 11,5 tahun di dalam pesawat.

When the twins are reunited, Terra will be 43 years old, while Stella will be 31.

Ketika si kembar bertemu kembali, Terra akan berusia 43 tahun dan Stella 31 tahun.

Where Stella went wrong

Kesalahan Stella adalah

was her assumption that she and Terra had equal claim to being inertial observers.

asumsinya bahwa ia dan Terra memiliki klaim yang sama sebagai pengamat inersia.

To be an inertial observer, one has to maintain a constant speed and direction

Untuk menjadi pengamat insersia, seseorang harus mempertahankan kecepatan dan arah

relative to the rest of the universe.

relatif terhadap alam semesta lainnya.

Terra was at rest the entire time, so her velocity was a constant zero.

Terra dalam keadaan diam sepanjang waktu, maka kecepatannya nol konstan.

But when Stella changed her direction for the return journey,

Tapi ketika Stella mengubah arahnya untuk perjalanan pulang,

she entered a different reference frame from the one she’d started in.

ia memasuki bingkai referensi yang berbeda dari tempat ia memulainya.

Terra and Stella now both have a better understanding of how spacetime works.

Sekarang Terra dan Stella punya pemahaman yang lebih baik tentang kerja ruang-waktu.

And as twins who are eleven years apart in age,

Dan sebagai kembar yang jarak usianya sebelas tahun,

they’re a perfect example of special relativity.

mereka adalah contoh sempurna untuk relativitas khusus.