특수 상대성 이론6 특수 상대성 이론(7) : 질량-에너지 동등성 마지막으로 특수 상대성 이론의 개념 중 중요한 한 가지 인 ‘질량-에너지 동등성’을 알아보자. 이는 질량이 곧 에너지라는 뜻으로, 정지하고 있는 물체도 (질량)에너지를 가지고 있으며 속도가 빨라질수록 에너지는 무한대가 된다는 뜻을 나타낸다. m은 운동 질량(또는 에너지)이고, m0는 정지 질량(또는 에너지)이 라고 할 때 다음의 식을 따르며, 이는 물체의 속도가 빛의 속도보다 빠를 수 없음을 뜻한다. 이러한 질량 에너지를 이용한 것이 원자력 발전과 원자 폭탄이다. (핵분열 반응 시 감소하는 질량을 에너지로 변환) 2023. 7. 10. 특수 상대성 이론(6) : 길이 수축 세번째로, 길이 수축이란 ‘빠르게 움직이는 물체를, 정지한 관찰자가 보면 그 길이가 줄어 보인다.’ 물체와 함께 움직이는 관찰자가 본 물체의 길이(물체의 원래 길이)를 L0라 하고, 정지한 관찰자가 본 빠르게 움직이는 물체의 길이를 L이라 했을 때 L0에 1보다 작은 수를 곱하였으니 L은 L0보다 작아지게 된다. (L 2023. 7. 8. 특수 상대성 이론(5) : 시간 팽창 둘째로, 시간 팽창이란 ‘빠르게 움직이는 물체 안에 있는 관찰자가 느끼는 시간(t0)은 정지해 있는 관찰자가 측정한 시간보다(t) 짧게 느껴진다.’ (t0 2023. 7. 6. 특수 상대성 이론(4) : 동시성 지금까지 특수한 상황(등속 운동하는 좌표계)에서의 상대성 이론, 즉 특수 상대성 이론을 알아보았다. 다음으로, 특수 상대성 이론의 결과인 동시성, 시간 팽창, 길이 수축에 대해 알아보자. 첫째로, 동시성이란 아이러니하게도 ‘어느 좌표계에서 동시에 일어난 두 사건을, 다른 좌표계에서 보면 동시가 아닐 수 있다.’ 예를 들어, 오른쪽으로 빛의 속도를 갖고 일정하게 날아가는 우주선의 가운데에서 양쪽벽으로 빛을 쏘면 탑승자 기준에서는 오른쪽벽과 왼쪽벽에 빛이 동시에 도착하여 양쪽벽이 동시에 밝아진다. 하지만 이를 밖에 있는 관찰자가 볼 때에는, 우주선이 날아가는 동안 왼쪽벽이 오른쪽으로 조금 움직여 왼쪽벽에 빛이 먼저 도착하여 왼쪽벽이 먼저 밝아지고 오른쪽벽이 나중에 밝아지는 것처럼 관측된다. 한마디로 ‘동시성.. 2023. 7. 4. 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. 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 제시.. 2023. 7. 2. 특수 상대성 이론(1) : 마이컬슨과 몰리의 실험 만유인력 법칙의 지동설에서 시작되었듯, 특수 상대성 이론은 빛을 탐구하면서 시작되었다. 1801년에 영국의 토마스 영이 실험을 통해 빛이 파동임을 밝혀내면서, 사람들은 빛 또한 어떠한 매질을 가지고 있을 것이라 생각하였다. 마치 물결파는 물이라는 매질을, 소리는 공기라는 매질을 따라 공간으로 퍼져 나가듯이 말이다. 그래서 사람들은 ‘에테르’라는 상상 속의 매질을 가정하였다. 그리고 이 매질을 증명하기 위해 미국의 마이컬슨과 몰리가 실험을 진행하였으나 에테르는 없다는 결과를 얻었다. 아인슈타인은 이러한 결과를 바탕으로 특수 상대성 이론을 발표한다. 마이컬슨과 몰리 실험의 결과로부터 유추된 내용 빛은 매질 없이도 전파되는 파동이다. 빛의 속도는 관측자의 속력에 상관없이 언제나 일정하다. 2023. 6. 28. 이전 1 다음
