상대성 이론

특수 상대성이론

상대성 원리

갈릴레이가 말한 그것이다. 당신이 10km/h의 속도로 달리며 같은방향으로 날아가는 20km/h인 물체를 볼때 그 물체는 10km/h로 보인다는 그거다.

광속도 불변의 원리

근데 빛은 상대성 원리를 일정부분에서 쌈싸드신다. 항상 광속인 C로 날아간다. 더 빠르지도 느리지도 않고 한결같게 C로 날아간다. 당신이 10km/h로 날아가면서 바라보아도 광속의 99%로 날아가며 보아도 항상 지조있게 C를 유지한다는 거다. 이는 1+1=2처럼 현대 물리학의 가장 중요한 원리이다.

광속이 항상 같으면 이렇게 되어버리는데?

시간의 수축

광자시계를 생각해보자. 광자가 빛의 속도로 두 판을 왔다갔다하고 한번 왕복했을때가 1ls(글쓴이가 설명을 위해 만든 임의의 시간 단위이다)라고 가정해보자.
가만히 있는 광자시계와 움직이고 있는 광자시계가 있다고 떠올려보자.(머리좋은 위키러들은 떠올릴수 있다.)그리고 움직이지 않는 시계 기준으로 1ls동안의 시간이 지났고 두 시계의 광자 모두 한번 왕복했다. 이때 움직이는 광자는 사선으로 움직이게된다. 따라서 움직이고있는 광자시계의 광자가 더 많은 거리를 이동하게 된다. 시간=거리÷속력 이다. 여기서 광속도 불변의 원리에 의해 속력이 일정하다. 그런데 거리가 증가했다. 그렇다면 우리는 시간이 감소했다는, 즉 움직이는 물체의 느리게 흘렀다는 이상한 결론에 도달하게 된다. 하지만 전혀 이상하지 않고 사실이다. 우리가 광속에 터무니 없이 미치지 못하는 속도로 일상을 살아가기때문에 느끼지 못하는것 뿐이다. 그래도 이상하면 치과가라.
자 여기서 한번더 머리를 싸메보자 움직이는 시계가 움직이는 속도로 같이 움직이며 움직이는시계를 보게 되면 빛은 똑바로 나아가는것으로 보일것이다. 즉 움직이는 시계의 입장에서는 자기는 정상적으로 1ls가 지났다는거다. 또 움직이는 시계가 등속운동을 하고있었다면 움직이고 있다는 사실을 자각할수 없기에(가해진 힘이 없기때문에) 가만히 있는 시계가 움직이는것처럼 보이게 된다. 이때 움직이는 시계가 보기에 가만히 있는 시계의 시간은 자기의 시간보다 느리게 가는것처럼 보여진다. 시간은 상대적이라는 것이다.

일반 상대성 이론

중력이 빛보다 빠르다니요!!

아인슈타인의 상대성이론에 따르면 빛보다 빠른 물질은 있을수 없었다. 하지만 뉴턴역학에서는 중력의 전달속도가 빛보다 빨랐다. (아니 뉴턴은 아예 중력이 전달되는 속도란 개념을 생각도 하지 않았다.) 이러한 점과 뉴턴역학으로는 빛이 거대한 항성을 지날때 휘는 이유를 설명할수 없었기에 아인슈타인은 자신의 이론에 맞는 새로운 중력이론을 쓰기로 한다.