• 최종편집 2019-12-09(화)

사이언스레벨업 "상대성 이론 이야기"

상대성이론에 의하면 빛의 속도는 항상 일정하다고 했는데?

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기사입력 : 2019.06.05 09:30
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미래창조과학부와 한국과학창의재단이 만드는 <사이언스레벨업>에서 아인슈타인의 상대성이론을 알기 쉬운 만화 영상으로 설명하였다.

 

상대성.jpg

 

만약 빛의 속도로 날아가면서 손 거울에 자신의 얼굴을 비추면 과연 나의 얼굴을 볼 수 있을까? 정답은 볼 수 있다이다. 상대성 이론에 따르면 빛의 속도는 언제나 일정하므로 거울에 얼굴이 비치게 된다.

 

 

가속을 하면 과연 시간이 느려질까?

 

느려진다. 특수상대성 이론에 의하면 빛의 속도에 가까운 가속운동을 하면 우주선은 강한 중력에 놓임으로써 형의 시간이 느려진다. 쌍둥이 역설에 대한 이야기가 바로 이것이다.

 

 

일반 상대성 이론의 중력 시간 지연과 특수 상대성 이론의 시간 지연은 다른 이론인가?

 

특수 상대성 이론은 관측자의 시각에 따라 시간이 달라지는 것을 말한다. 예를 들어 광속으로 날아가는 우주선을 밖의 관측자가 보면 우주선 내부의 시간은 느리게 보인다.

 

반대로 우주선 안에서 밖을 본다면 밖의 시간이 빠르게 보인다. 어디서 관측을 하든 중력이 더 강한 곳에서는 시간이 느려진다. 그래서 블랙홀에 가까이 있다면 시간의 흐름은 한없이 느려진다.

 


상대성 이론이 결합된 GPS 시간, 어떻게 계산된 것일까?

  

GPS 시간은 위성에 실려있는 원자시계를 기준으로 한다. 위성은 지구 주위를 초속 약 4km 속도로 돌고 있는데, 특수 상대성 이론에 따르면 인공위성의 시간은 하루 7.1㎲ 가 느려진다.

 

하지만 위성은 지상 2만 킬로 상공에서 돌고 있으므로 지구의 중력을 거의 받지 않는다. 이 것을 일반 상대성 이론에 대입하면 하루에 45.7㎲ 시간의 흐름이 빨라진다.

 

이 둘을 더하고 빼면 하루에 38.6㎲ 정도 위성 시계가 빨라진다고 볼 수 있다. 즉, 38.6㎲ 동안에 전파가 나가는 거리는 약 11km이므로 GPS 위성의 원자시계는 매일매일 오차를 보정하는 것이다.



이에 네티즌들 의견은


[ 이동윤 ]  "고맙습니다 불면증이 해결되었어요."


[ 씨박 ]  "잘 보았습니다. 근데 너무 어렵습니다 ㅎㅎ"


[ MaJJang S ]  "이해를 몬하겟어 하하하 정상인가.."


[ Roid And ]  "지구에서 1광년길이의 막대를 지상에 수직으로 고정하고 제가 막대끝(지구에서 1광년 떨어진 곳)으로 이동했다고 가정하면 지구는 하루에 360도를 자전하니까 막대끝에있는 저는 2파이광년(반지름이 1광년인 원의 둘레)을 하루 동안 이동한건가요?"

 

[ Han sung Lee ]  "시간지연은 가속만 관계 되는 줄 알았는데 중력도 영향을 주는군요."


[ LU WF ]  "겉보기 중력이 뭐여.."


[ 박상욱 ]  "근데 쌍둥이 패러독스에서 궁금한게 애초에 우주선에 탄 사람이 볼때는 지구가 감속 가속 운동하는 것처럼 보이니깐 우주선 탄 사람의 입장에서는 지구의 사람이 시간이 느려져야 되는거 아닌가요?"

 

[ lol lol ]  "처음 볼 땐 양자물리학이 상대성이론보다 어렵지만 갈수록 상대성 이론이 좆같아 지네요 ㅠㅠ"

 

[ A Z ]  "이건 이해가 아니고 아인슈타인의 상상일 뿐이다 레알 빡치네 내가 새로운 이론을 만들고 만다."


[ Pil-Kyu Han ]  "참 설명 어렵게 하네. 겉보기 중력 설명은 최악이다. 광속으로 가면 운동에너지가 증폭 되어 공간이 휘어버리니 시간이 느리게 가는거 잖아. 즉 빛이 직선으로 안가고 지그재그 형식으로 가는거임."


[ 정멋진 ]  "그래서 얼굴이 보인단 말이냐? 안보인단 말이냐? 결론은 빛의 속도로 날아갈 수 없단거냐?"

 

[ 죠쓰쓰뤡 ]  "뭐가 쉽다는건지 더 어렵게 풀어놧네."


[ 몽바 ]  "가속과 중력 때문에 시간이 다르게 간다니.. 일반인 난 이해를 못하겠어. 같은 공간, 같은 우주에서 시간이 다르게 흘러가다니.."


[ 눙눙 ]  "이해하는게 이상하지. 아~ 이거 시험 범윈데 클남."

 

[ 무새왈 ]  "뭐.. 뭐라고요?"


등의 다양한 댓글이 달렸다. 위 영상은 아래 URL로 들어가면 볼 수 있다.

https://www.youtube.com/watch?v=9_NWx_7uFPk


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