상대성이론 쉽게 이해해보기 #2

 

지난 글에서 빛과 빛을 따라가는 A와 둘을 바라보는 B 각각의 시점에서 빛의 속도가 상대적으로 다르게 보인다는 것에서부터 시간이라는 개념이 각각에게 상대적일 수 있다는 내용을 말씀드렸습니다.

 

이어서,

 

상대성이론 쉽게 이해하기 #2

 

에서는 시공간이라는 개념이 어떻게 사용되는지와 상대성 이론이 어떻게 활용되고 있는지를 짧게 알아보겠습니다.

 

 

 

상대성이론을 고안하던 아인슈타인은 여기서 두가지 궁금증이 생깁니다.

1) 왜 운동상태에 따라 시간이 지연되는가?

2) 그리고 그 이유는 무엇인가?

 

여기서, 아인슈타인은 시간과 공간이라는 것이 하나의 차원이라는 생각을 하게 됩니다.

또한 우주에 있는 모든 물질들이 모두 빛의속도로 움직이는 중이라는 생각을 합니다.

 

모든 물질이 돌일하게 빛의 속도를 지니고 있다.

이 말은 지금 우리가 방 안에 가만히 앉아있다고 하더라도

시간차원에서 봤을 때 우리는 모두 빛의 속도로 이동중인 상태라는 것입니다.

 

우리가 어딘가로 이동하면서 속도를 갖게되는 것은 속도가 생기는 것이 아니라, 

시간방향으로 이동하는 에너지의 방향을 공간방향으로 변경하게 되는 것입니다.

 

 

어떤 사람이 자전거를 타고 어딘가로 출발을 하고있다고 생각해 보겠습니다.

자전거를 타고 출발하기 전, 자전거와 사람은 멈춰있습니다. 이 때 자전거는 공간방향으로의 속도는 0, 시간방향으로는 빛의 속도를 지니고 있습니다.

자전거가 출발함에 따라 공간방향으로의 속도가 커지고, 시간방향으로의 속도는 그만큼 줄어들게 됩니다.

자전거가 만약 빛의속도로 달려갈 수 있다면, 공간방향으로의 속도는 0이되며 시간뱡향으로는 빛의속도만큼 커진다는 것이죠.

 

또한 이 논리대로 간다면 우주상에 존재하는 어떤 물체도 빛의 속도보다 빠르게 갈 수는 없게 됩니다.

 

 

이제 특수상대성이론의 기본 법칙을 정리해보겠습니다.

 - 모든 물체는 시공간 상에서 빛의 속도를 지닌다.

 - 공간상에서 빛보다 빠르게 이동할 수 있는 물체는 없다.

 

 

 

 

우주에 존재하는 질량이 있는 모든 물체는 시공간 상에서 오직 빛의 속도만을 지닌다는 상대성이론.

그리고 그 상대성 이론을 통해 나온 에너지법칙

 

E=mc^2

 

빛의속도로 이동중인 모든 에너지를 사용하기 위해서는 질량이 사라져야 하며이 때 질량을 가진 물체는 그 물체가 광속의 제곱으로 움직이는 만큼의 에너지를 잠재하고 있습니다.물체의 질량이 일부 사라지는 방사능 붕괴현상을 통해 엄청난 에너지를 만들 수 있는 방법을 알게되었고이를 통해 핵폭탄까지 나와 끔찍한 일도 발생했지만 한편으로는 엄청난 에너지기술의 핵심이 된 상대성 이론.

 

 

빛이 무엇인가를 가지고 싸워온 수백년의 시간이, 한심하게 보일 수 있을지는 모르나 그러한 연구들이 현대 물리학과 천문학 연구의 기본 토대가 되고, 현대사회의 우리들이 전기를 효율적으로 사용할 수 있으며 또한 환경 문제에까지 기여하고 있습니다.

상대성이론의 또다른 대표적인 활용 예는 네비게이션이 있죠.

100여년 전 발표된 아인슈타인의 상대성 이론은 다양한 관측을 통해 실제로 밝혀졌으며

아직까지 양자역학과 더불어 현대물리학의 2대 학문으로 자리잡고 있습니다.

 

 

참고영상

우리는 왜 광속으로 이동중일까? - 상대성이론 쉽게이해하기2 - YouTube