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)