특수 상대성 이론(3) : 아인슈타인과 상대성 이론

앞에서 다룬 상대 속도에 따르면, 다음 그림에서 빛의 속도(c)는 정지한 사람의 기준으로 분명히 (100+c)Km/h로 관측되어야 한다.

100Km/h 로 달리는 차에서  진행 방향으로 발사한 빛의 속도

하지만 실험에서 빛의 속도는 언제나 ‘c’로 관측되었고, 이는 갈릴레이의 상대성 이론과, 이로부터 발전한 뉴턴 법칙에 위배되었다. 때문에 아인슈타인은 약간의 수정으로 두 가지 가설을 세웠고, 이를 검증함으로써 특수 상대성 이론을 완성하였다.

첫번째 가설은 상대성 원리로, ‘모든 등속 운동하는 좌표계(관성 좌표계)에서는 자연계의 법칙이 동일하게 성립한다.’ 
이는 갈릴레이의 상대성 이론과 뉴턴 역학이 ‘공간에 대한 상대성’만을 고려하는 것에서 나아가 ‘시간에 대한 상대성’까지 고려한 것이다. 즉, 기존의 3차원의 공간 좌표에 시간축을 추가하여 ‘4차원 시공간 좌표‘를 제시하였다.

 

아인슈타인 : 참으로 대단한 사람이다.

두번째 가설은 광속 불변 원리로, ‘광속은 광원이나 관측자의 운동에 관계없이 항상 같은 값으로 측정된다.’
이는 3차원 관성 좌표계에서의 갈릴레이와 뉴턴의 상대 속도 개념을 완전히 뒤바꾸어 놓았다.