안녕 게이들!
4년전에 눈팅만하다가 그만왔었는데 읽을거리판에서 수출된 글들 보고서 오랜만에 놀다가 글이나 써볼까해서 왔어!
오늘 이야기할껀 '상대성이론'이야
듣기만해도 머리가 아프지?
그런데 상대성이론의 기본개념자체는 그렇게 어려운 편이 아니야.
(그걸 수식으로 표현해내는 것이 미친듯이 어려운거지만....)
나도 전공자는 아니고 평소에 이런 과학적 이야기를 좋아해서 이해할 수 있는 교양수준에서 공부하고 있는 사람이야.
그렇기 때문에 아주아주 쉽고 차근차근 상대성이론에 대해서 이야기해볼까 해.
정말 수박의 겉핥기 수준이니 재미로만 읽어줬으면 좋겠어
퍼가는건 출처만 남기면 자유롭게 해도 돼!
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중학교 고등학교 때 다들 한 번씩은 아인슈타인의 상대성이론에 대해서 배워본 적이 있을 거야.
속도가 빨라지면 질량이 늘어나고 길이가 수축하고.... 솔직히 이해도 안되고 개소리같애서 책 덮은 적 많았을거고.
대신 "이게 핵폭탄을 만든 공식이래!"하면서 'E=mc2'만 외워서 여기저기 써보기도 했을거야.(나만 그랬나?ㅋㅋ)
상대성이론 생각하면 주로 떠올리는게 이거지.
여기서
E는 에너지를
M은 질량을
C는 빛의 속도를 의미하고,
에너지는 질량 곱하기 광속의 제곱과 같다. 라는 건데....
솔직히 잘 모르는 사람은
이게 뭔 개소리지 싶을꺼야.
그런데 사실 이거는 상대성이론이라고 하는 아인슈타인의 개념에서 도출된 수식이고,
상대성이론의 보다 근본적인건 이게 아니야.
사실 상대성이론의 핵심개념 자체는 그렇게 어려운 것이 아니야.
사실 상대성이론을 이해하기 힘든 것은 우리가 우리가 살고있는 세계의 법칙에 너무 익숙하기 때문이야.
상대성이론의 개념은 우리의 상식과 충돌해.
좀더 어렵게 말하자면, 우리가 익숙한 법칙인 '뉴턴의 법칙'과 충돌해.
시간과 공간은 절대적이다, 라는 것과 충돌하는 거지.
우리가 살고있는 시간은 누구에게나 똑같이 흘러가고 있고, 우리가 살고있는 공간은 누구에게나 같은 공간이다. 이거랑 충돌하는거야.
때문에 많이 공부한 사람일 수록 상대성이론을 받아들이기 힘들고, 오히려 아는 게 적은 순수한 어린아이일 수록 받아들이기가 쉽다고 해.
아인슈타인도 이걸 알았는지, 과학자들이 자신이 이론을 못받아들이는 건 그들이 너무 꽉 막혀있기 때문이라고 생각해서
자기 손녀에게 상대성이론을 가르치려고 '내손녀딸도 이해하는 특수상대성이론'이라는 책을 썼다고해 ㅋㅋㅋ
그리고 그걸 손녀한테 읽게해보고 이해할 수 있냐고 물어보니까 손녀는
"다 이해했어요. 그런데 한 가지 모르는게 있어요. 관성계가 뭐죠?"라는 말을 했다고....뭐 믿거나 말거나..ㅋㅋㅋ
자 그럼 이제부터 하나씩 배워볼까?
일단 상대성이론의 핵심 개념은 이거 하나만 알면 돼.
빛의 속력은 항상 일정하다.
엄청나게 많이 들어본 말일꺼야. 빛의 속력, 즉 광속은 항상 일정하다.
그렇지만 이 말을 제대로 이해하는 사람은 생각보다 많지 않아.
이 '항상'이라는 부분이 걸리는 거거든.
그럼 이걸 머리속에 넣어두고, 한번 상상을 해볼께
자 지금 우리는 가만히 서있어.
그럼 움직이는 기차와 버스는 어떤 속력으로 보일까?
당연히
버스 = 시속 50km
기차 = 시속 100km
이렇게 보이겠지? 우리는 서있으니까
그럼 만약에 버스에서 기차를 보면 어떻게 보일까?
같이 가고 있으니까 같은 방향으로 가고있는건 그만큼 느리게 보이겠지?
자기 속력을 뺀만큼 움직이는 것 처럼 보일테니까.
차를 타고 옆에 같은 속력으로 지나가는 차를 보면 멈춰있는 것 처럼 것처럼말이야.
버스에선 기차가 시속 50km 로 보일꺼야.
그럼 버스에서 우리를 보면 어떻게보일까?
마치 뒤로 움직이는 것처럼보이겠지?
버스한테 가만히있는 사람은 50km 속력으로 뒤로 가는 것처럼 보일꺼야.
여기까진 상식적인 우리의 관념이야.
어려운거 없지? 어려우면 초등학교 다시 가고.....
그럼 이제 시작할께
이렇게 가정해보자.
자 이제부터 저 기차의 이름은 '빛'이야.
원래 빛이라면 시속 약 29만9,600㎞의 속도로 움직이겠지만,
지금은 산수를 편하게 하기 위해서 시속 100km의 속력로 움직이고 있다고 가정해볼께.
자 아까랑 똑같이 해보자.
서있는 우리한테 빛은 어떤 속도로 보일까?
당연히 시속 100km로 보일테지? 여기까지는 아까랑 똑같애.
근데 이번에는 버스에서 어떻게 보일지 생각해보자.
단순 산수라면 아까처럼 기차가 시속 50km의 속력으로 움직이는 것 처럼 보일꺼야.
그런데 처음에 한 말 기억해?
빛의 속력은 항상 일정하다.
빛의 속력는 항상 일정해야해.
이게 무슨말이냐면
니가 어떤 속력으로 움직이고 있던간에 빛은 똑같은 속력으로 보여야해.
그럼 너가 버스에 타고 움직이면서 빛을 봐도
빛은 시속 50km로 보이는게 아니라 시속 100km로 보여야한다는 거야.
상상이 안되지? 우리의 물리법칙과 충돌한다는게 이 지점이야.
그럴땐 우리의 현실을 잊고그냥 그렇다고 생각하는게 좋아. 그럼 이해할 수 있어.
자 근데 어떻게 하면 빛의 속력이 시속 100km로 보일까?
갑자기 빛이 두배로 빨라지는 건 아닐테고말이야.
자 그럼 한번 초등학교 때 배웠던 속력 공식을 떠올려봐
거리= 속력 x 시간
기억나지?
간단하게 생각해서 시속 100km로 한시간을 가면 100km를 간다라는 거야. 어려운건 아니지.
이제 다시 생각해봐.
어떻게 하면 빛의 속력이 시속 100km, 즉 두배의 속력로 보일까?
답은 간단해
시간이 두배가 되면 돼.
버스에 타고있는 사람이 두시간을 한시간이라고 느끼면 빛은 50km의 두 배인 시속 100km로 보일꺼야.
즉 버스에 타고 있는 사람의 시간이 느려진다는 거야.
그래서 광속으로 움직이는 사람은 나이를 덜먹는다라는 이야기가 나오는거지.
인터스텔라에서 보면 어떤 행성에 갔더니 한시간이 10년이 되고 그러잖아?
그건 상대성이론에 따라 중력 = 속력이나 마찬가지이기 때문인데 그 이야긴 다음에 하도록하고,
아무튼 중력이 강함, 즉 속력이 빠르기 때문에 그만큼 시간이 느리게 가는거야.
공간은 마찬가지로 반으로 줄면 되긴 하는데, 이건 시간이 느려지면 상대적으로 같은거기때문에 설명은 넘어갈께.
자 초등학생수준으로 이해할 수 있게 써봤어.
물론 이게 직관적으로 이해할 순 없을테지만, 실제 우리 세상은 그렇게 되어있어.
이 개념에서 출발해서 중력이나, 시공간 등 다양한 이야기가 있지만, 그건다음에 하도록할께.
그럼 이만!
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오류에대한 수정(착한 게이가올려준 글을 가져왔음)
질문자주합니다
abcdefghijkl
쿠키찡
모든 관측시점에 있어서 이것은 똑같기에 모든 각기 다른 관성계(같은 속도로 움직이고 있는것. 같은 택시 안에 탄사람이 범위가 될수도 있고, 지구가 범위가 될수도 있고)는 시간의 흐름이 다릅니다
응이엄마
일정하면 무슨일이 생기는지는 알겠고.
쿠키찡
응이엄마
쿠키찡
응이엄마
VIPS
응이엄마
VIPS
응이엄마
응이엄마
1. 맥스웰 방정식에 의한 해석:이 식은 전기, 자기에 대한 편미분 방정식인데 빛의 속도는 관찰자의 상태에 상관없이 상수로 등장한다. 고로 빛은 어떤 관찰자가 봐도 속도가 일정하다.
2. 애초에 사람들이 상대속도를 구하는 식이 잘못되어있다. V=v1+v2가 아니다.
3. 빛은 변화하는 상태이기 때문에 관찰자의 속도가 달라져도 그 상태는 변하지 않는다(이건 좀 개소리 같음)
고자성님
보라뚱이
"맥스웰방정식을 풀다보니 관찰자의 상태와 상관없이 빛의 속도는 항상 같아야 하더라"
이걸 설명하기 위해서 상대성 이론이 튀어나온거지
맥스웰 방정식이 빛의속도의 항상성을 설명해주는건 아니자녀
고자성님
고자성님
맥스웰방정식 자체도 빛의 속도를 구할 수 있을 뿐이지 그게 '왜 일정한가의 이유'는 아니지.
응이엄마
고자성님
뭐웃기지만 우주가 그렇게 생겨먹었다는게 정답이지뭐
보라뚱이
친절하닼ㅋㅋㅋㅋ
보라뚱이
읽고 반영해주거나 피드백 답변해주면 내 글은 없앨게 :)
고자성님
글 원문을 이쪽에 복붙해둘께!
보라뚱이
글 다 싸질러놓고 내가 왜 이 고생을 사서하나 하고
생각하면서 느낀건데
이래서 이과충은 안되
평생가도 이과충은 이과충이야 ㅠㅠ
고자성님
보라뚱이
평범한 고자가 아니네.
이런 대단한고자같으니
고자성님
비전공자는 아무래도 한계가 있는것같아 ㅋㅋㅋ
보라뚱이
맥스웰방정식같은건 이해하기 어려워서 무서운 놈이고ㅋㅋㅋㅋ
고자성님
보라뚱이
우리같은 일반인은 개념이해만으로 감지덕지해야 하나봐
과학도 계속 패러다임이 변화하니까 진리라고까지는 생각 안하지만 내가 사는 세상이 존재하고 돌아가는 원리와 근본에 대해 설명해주거나 "이렇지 않을까?"하고 제시 해 준다는 점이 물리의 꿀매력인것 같아
고자성님
특히 양자역학 공부해보면서 뭔가 세상이 달라보이더라
보라뚱이
우주내에 있는 모든 것이 최종적으로는 평형상태가 되고 에너지라는게 존재하지 않는, 정적인 상태에 들어가게 된다는게 소름돋게 무섭기도 하고.. 코즈믹호러라고 하나? 그런 막막한 대상을 접하는 느낌
고자성님
그래서 아이작 아시모프꺼 단편읽고 되게 좋았었음ㅋㅋㅋ
이상과현실의경계
년째 쏠로
알라신후장두루치기
먹이
忍野 忍
초광속이라는게 완전히 불가능한 건 아님
다만 광속 이하로 운동하는 물질은 광속을 못넘고, 광속 이상으로 운동하는 물질은 광속 밑으로 못내려갈뿐
그 두 입자가 서로 상호작용을 하지만 않는다면 초광속으로 움직이는 물질도 존재할수 있다
은근히 사람들 초광속 자체가 불가능하다고 생각하는 사람이 많더라고
보라뚱이
초광속에 대한 이야기를 첨 들어본다 신기하네. 찾아봐야징
보라뚱이
빛의 속도를 넘는건 불가능하다고 여겨지지만
혹시라도 존재한다면 광속 이하의 물질과 상호작용하지
않는 상태로 존재해야한다는거지
존재할것이라는 예측 수준도 안되는 것 같은뎅.
간혹 실험환경에서 초광속으로 관찰(혹은 계산)된 입자들이 있었는데 전부 오류였다하고.
초광속의 가능성 자체를 전면부정하면 안되겠지만
있다! 없다! 로 딱 잘라 말한다면
아직까지는 없다고 생각하는게 맞을듯.
혹시나 진짜 초광속 물질이 검증되면
E=mc^2 엿먹겠다 ㅋㅋ
忍野 忍
광속을 넘어서는 물질이 존재한다는게 물리법칙에 모순되는것이 아니라는거지
보라뚱이
어떤식으로든 발견되면 패러다임 수정이지 진짜 ㅋㅋㅋ
물리법칙이 완전할 수는 없으니 가능성이 있다는거엔 동의함
忍野 忍
수학적으로 광속이 넘는 물질 존재 가능성 잇음
그게 광속이하의 물질과 상호작용만안하면됨
보라뚱이
그니까 내말은
어떤 물질이 광속을 넘는 속도로 운동하고 있으면
그 물질에 적용할 수 없는 수식들이 있지 않냐는거지
= 초광속 물질의 존재는 새로운 패러다임이 되어야
하지 않냐는거얌
노오루야캐요
일단 관측자체가 불가능한거 아닌가??
관측이란개념이 상호작용을 분석하는 과정인데
그럼 있다고해도 절대 알아낼 수 없을거 같은데
忍野 忍
초광속이라는게 완전히 터무니없다는건 아니라는 거임
하지만 우리들은 절대 광속을 넘을수없겟지..
개드립은처음입니다
베게베게베게내놔
베게베게베게내놔
고자성님
보라뚱이
이과생이면 이과다운것도 좀 배워야지ㅠㅠ