상대성 이론(특수상대성이론, 일반상대성이론)

상대성 이론이란 아이슈타인이 생각한 이론입니다.

상대성 이론은 특수상대성이론과 일반상대성이론으로 나뉩니다.

특수 상대성 이론에서 가장 중요한 포인트

 

빛의 속도는 일정하다.!!

예를 들어 100km/h 지나가는 트럭에서 20km/h로 공을 던지면

외부의 관측자는 120km/h 속도의 공을 관측하게 됩니다.

하지만 100km/h에서 빛을 빛의 속도로 쏴주면 외부의 관측자는 100km/h가 더해진 속도가 아니라 

그냥 빛의 속도로 관측을 하게 됩니다. (빛의 속도  = c(3*10^8 m/s)

상대성이론은 물체가 아주 아주 빨리 움직이는 상황일 때 적용되는 이론입니다.

여기서 알아야 할 부분은 빛의 속도는 절대적이고 시간은 절대적인게 아니다 라는 것입니다.

빈통에서 위로 빛을 쏴서 천장에 도달하게 되면 1초로 측정하는 시계가 있습니다.

하지만 이 빈통을 옆으로 빠르게 움직이면서 속도를 측정하게 되면 둘의 1초는 다른 기간이 됩니다.

밑의 경우가 1초가 더 느리게 되죠.

이 원리 때문에 인터스텔라에서 우주에서 쿠퍼의 시간이 지구에서 머피의 시간보다 느리게 가는 것입니다.

시간과 공간을 함께 생각해야한다는 중요한 부분입니다.

이번에는 일반 상대성 이론입니다.

일반 상대성 이론은 특수 상대성 이론보다 더 어렵습니다.

우선 공간을 중력장으로 봐야합니다.

그리고 질량을 가진 물체는 중력장을 만들고 시공간을 휘게 합니다. 

예를 들면 태양이 주변의 별들의 빛을 휘게 하는 것이죠.

이로써 일반 상대성 이론은 측정을 통해서 증명을 할 수 있습니다.

그리고 뉴턴의 중력이 사과를 떨어뜨린다. 

이런 물체 간에 잡아댕기는 중력은 사실 없고 중력장에 의해 힘이 작용하는 것이죠.

그리고 질량은 시간을 느리게 하는 특성이 있습니다.

즉 질양 중심에 가까울수록 시간이 느리게 갑니다.

예를 들면 아파트 1층보다 위층이 더 빨리 늙습니다.(물론 매우 미세합니다 ㅎ)

과연 이런 어려운 특수 상대성 이론, 일반 상대성 이론은 실생활에 적용이 될까요?

현재 스마트폰 GPS에 적용이 되고 있습니다.

GPS는 여러 개 위성의 시간 차이로 위치를 얻어내는 기술입니다.

그럼 시간 측정을 잘 해야 합니다.

위성은 매우 빠른 속도로 움직이고 (특수 상대성 이론) 지구에서 떨어져 있기 때문에 시간이 더 느리게 갑니다.(일반 상대성 이론)

이 두 가지를 잘 보정해주어서 우리는 정확한 위치를 얻을 수 있습니다.

 

https://youtu.be/eGcdSSYmWlc

https://youtu.be/g38Hl2pQtTE

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