아인슈타인의 상대성이론, 시간여행, 블랙홀에 대해 알아보자. (2-1부) | 일간-베스트 | 일베저장소

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아인슈타인의 상대성이론, 시간여행, 블랙홀에 대해 알아보자. (2-1부)

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<p><embed src="http://player.bgmstore.net/ewQRC" allowscriptaccess="never" allowfullscreen="true" width="422" height="180" /><br><a href="http://bgmstore.net/view/ewQRC" target="_blank">BGM정보 : 브금저장소 - http://bgmstore.net/view/ewQRC</a></p><p><br></p><p><br></p><p><a href="http://bgmstore.net/view/ewQRC" target="_blank"></a></p><p style="font-family: Verdana, Arial, Gulim; line-height: 19.2000007629395px; background-color: rgb(255, 255, 255);"><span style="font-size: 18px; line-height: 1.5;">몇달 전에 빛에 관한 정보글로 일베갔었는데 2부로 상대성 이론에 대해 적어보려고 해. </span></p><p style="font-family: Verdana, Arial, Gulim; line-height: 19.2000007629395px; background-color: rgb(255, 255, 255);"><span style="font-size: 18px; line-height: 1.5;"><br></span></p><p style="font-family: Verdana, Arial, Gulim; font-size: 18px; background-color: rgb(255, 255, 255);"><span style="line-height: 1.5; font-size: 24px;"><b><span style="color: rgb(255, 0, 0);">본 글에 앞서 1부 필독!</span></b></span></p><p style="font-family: Verdana, Arial, Gulim; font-size: 18px; background-color: rgb(255, 255, 255);"><span style="line-height: 1.5; font-size: 24px;"><b><span style="color: rgb(255, 0, 0);"><a href="3111201744" target="_blank" style="color: rgb(136, 136, 136); text-decoration: none;"><a href="http://www.ilbe.com/3111201744" target="_blank">http://www.ilbe.com/3111201744</a></a></span></b></span></p><p style="font-family: Verdana, Arial, Gulim; font-size: 18px; background-color: rgb(255, 255, 255);"><br></p><p style="font-family: Verdana, Arial, Gulim; line-height: 19.2000007629395px; background-color: rgb(255, 255, 255);"><font color="#ff0000" size="5"><span style="line-height: 36px;"><b><span style="color: rgb(0, 0, 0);">그리고 우리가 알고있던 개념을 완전히 뒤엎고 시작하자. </span></b></span></font></p><p style="font-family: Verdana, Arial, Gulim; line-height: 19.2000007629395px; background-color: rgb(255, 255, 255);"><font color="#ff0000" size="5"><span style="line-height: 36px;"><b><span style="color: rgb(0, 0, 0);"><img class="-lazy-image" src="/img/transparent.gif" data="https://ncache.ilbe.com/files/attach/new/20141019/377678/1782099274/4516940610/9dc01bb6f2921c9492e502f6c25b2960.jpg" alt="계.jpg" width="946" height="719">
<br></span></b></span></font></p><p style="font-family: Verdana, Arial, Gulim; line-height: 19.2000007629395px; background-color: rgb(255, 255, 255);"><b style="font-size: 24px; line-height: 27px;">** 아인슈타인의 특수 상대성 이론 **</b></p><p style="font-family: Verdana, Arial, Gulim; line-height: 19.2000007629395px; background-color: rgb(255, 255, 255);"><span style="font-size: 18px; line-height: 27px;">마이컬슨 몰리의 실험 이후 더욱 정교해진 기술로 수없이 측정했지만 광속은 모든 관찰자에게 항상 동일하게 관측 됐어. 즉, </span><span style="font-size: 18px; line-height: 27px;">광속 불변은 </span><span style="font-size: 18px; line-height: 27px;">'왜?'라고 반문할 수 없는 팩트 중 팩트야. 이</span><span style="font-size: 18px; line-height: 27px;"> 사실을 받아들이고 아래 영상을 보자.</span></p><p style="font-family: Verdana, Arial, Gulim; line-height: 19.2000007629395px; background-color: rgb(255, 255, 255);"><br></p><p style="font-family: Verdana, Arial, Gulim; font-size: 18px; background-color: rgb(255, 255, 255);"><iframe width="640" height="360" src="http://www.youtube.com/embed/TarPCV51T4o?feature=player_detailpage&wmode=opaque" frameborder="0"></iframe></p><p style="font-family: Verdana, Arial, Gulim; font-size: 18px; background-color: rgb(255, 255, 255);"><span style="line-height: 1.5;">                                                               < 출처 EBS 빛의 물리학 1부 중 ></span></p><p style="font-family: Verdana, Arial, Gulim; font-size: 18px; background-color: rgb(255, 255, 255);"><span style="font-size: 24px;"><span style="color: rgb(58, 50, 195);">시간 지연</span></span><br></p><p style="font-family: Verdana, Arial, Gulim; font-size: 18px; background-color: rgb(255, 255, 255);">위 영상은 쉽게 설명하기 위해 광자시계(광속)를 <span style="line-height: 1.5;">초속 1m로 </span><span style="line-height: 1.5;">설정했지만 원래 광속 30만km/s 로 환산하면 이 우주선은 광속의 71% 정도,  21만km/s 가 넘는 엄청난 속도로 날고 있는거야. 그리고 그 때 위 시간지연은 실재로 일어나. </span></p><p style="font-family: Verdana, Arial, Gulim; font-size: 18px; background-color: rgb(255, 255, 255);"><span style="line-height: 1.5;"><br></span></p><p style="font-family: Verdana, Arial, Gulim; font-size: 18px; background-color: rgb(255, 255, 255);"><span style="line-height: 1.5;"><br></span></p><p style="font-family: Verdana, Arial, Gulim; font-size: 18px; background-color: rgb(255, 255, 255);"><img class="-lazy-image" src="/img/transparent.gif" data="https://ncache.ilbe.com/files/attach/new/20141019/377678/1782099274/4516940610/26e2896cf548ec41a70940af23491c35.jpg" alt="시간지연공식.jpg" width="767" height="195" style="line-height: 1.5;"><span style="line-height: 1.5;">
</span></p><p style="font-family: Verdana, Arial, Gulim; font-size: 18px; background-color: rgb(255, 255, 255);"><br></p><p style="font-family: Verdana, Arial, Gulim; font-size: 18px; background-color: rgb(255, 255, 255);"><br></p><p style="font-family: Verdana, Arial, Gulim; font-size: 18px; background-color: rgb(255, 255, 255);">두 사람 간 시간 지연은 위 식을 만족해. <span style="line-height: 1.5;">이 식이 갖는 물리적 의미를 설명하자면</span></p><p style="font-family: Verdana, Arial, Gulim; font-size: 18px; background-color: rgb(255, 255, 255);"><span style="line-height: 1.5;"><br></span></p><p style="font-family: Verdana, Arial, Gulim; font-size: 18px; background-color: rgb(255, 255, 255);">1. 운동하는 사람의 시계는 정지한 사람의 것보다 항상 느리게 간다.</p><p style="font-family: Verdana, Arial, Gulim; font-size: 18px; background-color: rgb(255, 255, 255);">2. 광속에 준하는 속도가 아니면 시간지연은 무시해도 될만큼 작다.</p><p style="font-family: Verdana, Arial, Gulim; font-size: 18px; background-color: rgb(255, 255, 255);">3. 광속에 가까워 질 수록 시간지연은 눈에 띄게 증가한다. </p><p style="font-family: Verdana, Arial, Gulim; font-size: 18px; background-color: rgb(255, 255, 255);">4. 질량체는 결코 광속에 다다를 수 없다.</p><p style="font-family: Verdana, Arial, Gulim; font-size: 18px; background-color: rgb(255, 255, 255);"><br></p><p style="font-family: Verdana, Arial, Gulim; font-size: 18px; background-color: rgb(255, 255, 255);"><span style="line-height: 1.5;">예제 1) 광속의 99%인 29.7만m/s 로 달리는 우주선의 철수가 한달(30일=2592000초)동안 우주여행을 하고 돌아왔을때 지구에 있는 무현이의 시간을 계산해볼게. </span>모두 초(s), 미터(m)로 환산했고 단위는 생략했어. </p><p style="font-family: Verdana, Arial, Gulim; font-size: 18px; background-color: rgb(255, 255, 255);"><br></p><p style="font-family: Verdana, Arial, Gulim; font-size: 18px; background-color: rgb(255, 255, 255);"><span style="line-height: 1.5;"><img class="-lazy-image" src="/img/transparent.gif" data="https://ncache.ilbe.com/files/attach/new/20141019/377678/1782099274/4516940610/632126222f70b474f366370ea8218448.jpg" alt="EX.1.jpg" width="751" height="123">
<br></span></p><p style="font-family: Verdana, Arial, Gulim; font-size: 18px; background-color: rgb(255, 255, 255);"><span style="line-height: 1.5;"><br></span></p><p style="font-family: Verdana, Arial, Gulim; font-size: 18px; background-color: rgb(255, 255, 255);">계산해보면 <span style="line-height: 1.5;">t = 18374200.834s = 212.66일, 무현이에겐 7달이 넘게 지나가 버렸어. </span><span style="line-height: 1.5;">실제로 철수에게 흐른 시간은 한달이고 무현이에게 흐른 시간은 7개월인 거야. 위 쌍둥이 자매의 나이가 달라지게 된 원인이기도 하지.</span></p><p style="font-family: Verdana, Arial, Gulim; font-size: 18px; background-color: rgb(255, 255, 255);"><span style="line-height: 1.5;"><br></span></p><p style="font-family: Verdana, Arial, Gulim; font-size: 18px; background-color: rgb(255, 255, 255);"><span style="line-height: 1.5;">우리가 쓰는 네이게이션이나 스마트폰 지도는 인공위성 기반 GPS를 이용한거야. 인공위성은</span> <span style="line-height: 1.5;">광속의 0.0000333% 밖에 안돼지만 </span>10km/s라는 제법 빠른 속도로 지구를 공전해<span style="line-height: 1.5;">. 그리고 한 달, 두 달 이 지나면 위성의 시계와 지구의 시계는 차이가 생겨. 이를 보정하기 위해 인공위성에는 상대성이론 공식이 적용 돼 있어.</span></p><p style="font-family: Verdana, Arial, Gulim; font-size: 18px; background-color: rgb(255, 255, 255);"><span style="line-height: 1.5;"><br></span></p><p style="font-family: Verdana, Arial, Gulim; font-size: 18px; background-color: rgb(255, 255, 255);"><span style="line-height: 1.5;">예제 2) 만약 우주선이 광속으로 움직이면 어떻게 될까?</span></p><p style="font-family: Verdana, Arial, Gulim; font-size: 18px; background-color: rgb(255, 255, 255);"><span style="line-height: 1.5;">(상대성이론에 의하면 질량체는 절대 광속에 다다를 수 없어. 허나 상상은 이론을 넘을 수 있으니까.</span></p><p style="font-family: Verdana, Arial, Gulim; font-size: 18px; background-color: rgb(255, 255, 255);"><span style="line-height: 1.5;">아인슈타인이 만든 모든 이론은 이 상상에서 시작된거거든.)</span></p><p style="font-family: Verdana, Arial, Gulim; font-size: 18px; background-color: rgb(255, 255, 255);"><br></p><p style="font-family: Verdana, Arial, Gulim; font-size: 18px; background-color: rgb(255, 255, 255);">식에 대입해보면 우변의 분모가 0이 되므로 t0(우주선의 시간)에 관계없이 좌변은 무한대가 돼. 이게 물리적으로 뭘 <span style="line-height: 1.5;">의미하는 걸까?   </span></p><p style="font-family: Verdana, Arial, Gulim; font-size: 18px; background-color: rgb(255, 255, 255);"><span style="line-height: 1.5;">이건 </span><b><span style="color: rgb(58, 50, 195);">**</span></b><span style="line-height: 1.5;"><span style="color: rgb(58, 50, 195);"><b>우주선 안의 철수의 시간은 완전히 정지 한다는 얘기야. 광속으로 움직일 때 엄청난 거리를 이동했음에도</b></span></span><span style="line-height: 1.5; color: rgb(58, 50, 195);"><b> '철수'</b></span><span style="line-height: 1.5;"><b><span style="color: rgb(58, 50, 195);">는 시간의 흐름을 느끼지 못해**</span></b>  철수가 광속의 우주선을 타고 200만 광년 떨어진 안드로메다 은하로 여행을 한다면 나는 조금도 늙지 않은 채로 안드로메다에 도착해. '내'가 느끼기엔 그냥 순간이동 한 것 처럼 느끼는 거지. 물론 지구는 200만 광년이 지난 후야. </span></p><p style="font-family: Verdana, Arial, Gulim; font-size: 18px; background-color: rgb(255, 255, 255);"><span style="line-height: 1.5;"><br></span></p><p style="font-family: Verdana, Arial, Gulim; font-size: 18px; background-color: rgb(255, 255, 255);"><span style="line-height: 1.5;">이렇게 이해해보자.</span></p><p style="font-family: Verdana, Arial, Gulim; font-size: 18px; background-color: rgb(255, 255, 255);">북극성은 지구에서 약 800광년 정도 떨어져 있어. 즉, 우리가 보는 북극성은 800년 전 북극성에서 출발한</p><p style="font-family: Verdana, Arial, Gulim; font-size: 18px; background-color: rgb(255, 255, 255);">빛이야. 여기까지 오는 800년 동안 시간이 흐르지 않은(출발 당시 그대로) 상태로 온 거지. 즉 광자(빛입자)는 나이를 먹지 않아. 이건 빛의 고유 특성인 동시에 빛이 광속으로 움직이기 때문이야.  </p><p style="font-family: Verdana, Arial, Gulim; font-size: 18px; background-color: rgb(255, 255, 255);"><span style="line-height: 1.5;"><br></span></p><p style="font-family: Verdana, Arial, Gulim; font-size: 18px; background-color: rgb(255, 255, 255);"><span style="font-size: 24px;"><span style="color: rgb(58, 50, 195);">길이수축</span></span><br></p><p style="font-family: Verdana, Arial, Gulim; font-size: 18px; background-color: rgb(255, 255, 255);">앞선 시간 지연을 이해했다면 길이 수축은 어렵잖게 유추 할 수 있어. 위 예제 1을 다시 생각해 보자.</p><p style="font-family: Verdana, Arial, Gulim; font-size: 18px; background-color: rgb(255, 255, 255);">철수가 광속 99%로 1달 간 여행한 거리를 X, 무현이가 본 철수의 7개월간 이동한 거리를 Y</p><p style="font-family: Verdana, Arial, Gulim; font-size: 18px; background-color: rgb(255, 255, 255);">라고 해 보자. X와 Y는 같아야할까 달라야 할까?</p><p style="font-family: Verdana, Arial, Gulim; font-size: 18px; background-color: rgb(255, 255, 255);"><span style="line-height: 1.5;"><br></span></p><p style="font-family: Verdana, Arial, Gulim; font-size: 18px; background-color: rgb(255, 255, 255);"><span style="line-height: 1.5;">X와 Y의 고유거리(정지상태의 거리)는 같아. 빠르게 운동하는 철수의 공간은 무현이의 공간보다 엄청나게 수축한거야. 그렇기에 같은 X와 </span><span style="line-height: 1.5;">Y를 큰 시간차를 두고 여행한거지. 그리고 그 길이수축은 아래 식을 따라.</span></p><p style="font-family: Verdana, Arial, Gulim; font-size: 18px; background-color: rgb(255, 255, 255);"><span style="line-height: 1.5;"><br></span></p><p style="font-family: Verdana, Arial, Gulim; font-size: 18px; background-color: rgb(255, 255, 255);"><span style="line-height: 1.5;">  <img class="-lazy-image" src="/img/transparent.gif" data="https://ncache.ilbe.com/files/attach/new/20141019/377678/1782099274/4516940610/2c3cc0d5f4f39f74cf003bc91a129e40.jpg" alt="길이 수축.jpg" width="714" height="213">
</span></p><p style="font-family: Verdana, Arial, Gulim; font-size: 18px; background-color: rgb(255, 255, 255);"><span style="line-height: 1.5;"><br></span></p><p style="font-family: Verdana, Arial, Gulim; font-size: 18px; background-color: rgb(255, 255, 255);"><span style="line-height: 1.5;">1. 정지한 관찰자가 보는 물체는 고유길이(정지상태의 길이)보다 항상 짧다.</span></p><p style="font-family: Verdana, Arial, Gulim; font-size: 18px; background-color: rgb(255, 255, 255);">    나머지는 시간의 경우와 동일.</p><p style="font-family: Verdana, Arial, Gulim; font-size: 18px; background-color: rgb(255, 255, 255);"><span style="line-height: 1.5;"><br></span></p><p style="font-family: Verdana, Arial, Gulim; font-size: 18px; background-color: rgb(255, 255, 255);">광속으로 움직이는 철수의 공간은 어떻게 될까? </p><p style="font-family: Verdana, Arial, Gulim; font-size: 18px; background-color: rgb(255, 255, 255);"><span style="color: rgb(58, 50, 195);"><b>**위 식에 대입하면 L'은 L과 관계없이 완전히 납작한 평면이 돼버려 아무리 먼 공간이라고 종이한장</b></span></p><p style="font-family: Verdana, Arial, Gulim; font-size: 18px; background-color: rgb(255, 255, 255);"><font color="#3a32c3"><b>두께도 안 돼. 마찬가지로 그냥 순간이동을 하는거지</b></font><b style="color: rgb(58, 50, 195);">**</b>  이렇듯 시간과 공간은 서로 상호작용을 하는 하나의 계(system)임을 알 수있어. </p><p style="font-family: Verdana, Arial, Gulim; font-size: 18px; background-color: rgb(255, 255, 255);"><br></p><p style="font-family: Verdana, Arial, Gulim; font-size: 18px; background-color: rgb(255, 255, 255);">위의 <span style="line-height: 1.5;">두 식을 보면 매우 유사해. 사실 이 형태는 로렌츠라는 과학자가 맥스웰방정식을 쉽게 풀기위해 고안한 변환형태야. 고등학교 수학에서 치환과 비슷한 개념이지. 아인슈타인이 이 로렌츠변환이 시공간을 표현하는데 </span><span style="line-height: 1.5;">아주 의미있는 형태라는 걸 확인해. </span></p><p style="font-family: Verdana, Arial, Gulim; font-size: 18px; background-color: rgb(255, 255, 255);"><br></p><p style="font-family: Verdana, Arial, Gulim; font-size: 18px; background-color: rgb(255, 255, 255);">여기까지가 특수 상대성이론의 가장 기본적인 내용이야. 등속운동을 하는 특별한 경우에 해당한다고 해서</p><p style="font-family: Verdana, Arial, Gulim; font-size: 18px; background-color: rgb(255, 255, 255);">그렇게 이름 붙여졌어. </p><p style="font-family: Verdana, Arial, Gulim; font-size: 18px; background-color: rgb(255, 255, 255);"><br></p><p style="font-family: Verdana, Arial, Gulim; font-size: 18px; background-color: rgb(255, 255, 255);">근데 더욱 재밌는건 질량이라는 녀석이야. 그리고 누구나 한번쯤은 들어 봤을 블랙홀..이건 정말 상상을</p><p style="font-family: Verdana, Arial, Gulim; font-size: 18px; background-color: rgb(255, 255, 255);">초월하는 천체야. 이들은 모두 일반 상대성이론을 따르는데 2-2부에서 다룰게. </p><p style="font-family: Verdana, Arial, Gulim; font-size: 18px; background-color: rgb(255, 255, 255);"><br></p><p style="font-family: Verdana, Arial, Gulim; font-size: 18px; background-color: rgb(255, 255, 255);">3줄 요약</p><p style="font-family: Verdana, Arial, Gulim; font-size: 18px; background-color: rgb(255, 255, 255);">1. 광속은 어떠한 경우에도 동일하게 관측됨.</p><p style="font-family: Verdana, Arial, Gulim; font-size: 18px; background-color: rgb(255, 255, 255);">2. 광속불변을 유지하기 위해 시간과 공간은 일정한 공식을 따라 팽창, 수축함.</p><p style="font-family: Verdana, Arial, Gulim; font-size: 18px; background-color: rgb(255, 255, 255);">3. 사실 따지고 보면 질량이 대빵임.</p><p style="font-family: Verdana, Arial, Gulim; font-size: 18px; background-color: rgb(255, 255, 255);"><img class="-lazy-image" src="/img/transparent.gif" data="https://ncache.ilbe.com/files/attach/new/20141019/377678/1782099274/4516940610/7f32f80c05c1168764a0c649d167d544.jpg" alt="우주.jpg" width="604" height="1231">
<br></p><div class="autosourcing-stub"><br><a href="4516148272" target="_blank" style="color: rgb(136, 136, 136); text-decoration: none;">[</a></div><p></p>

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