(특수 상대성) 깜짝 놀라서 글 씁니다
게시글 주소: https://iu.orbi.kr/00038560090
여느 때와 같이, 오르비 검색창에 물리와 관련 내용을 검색하면서 답글을 달아주고 있었습니다.
그러던 중 '상대성'을 검색하자 흥미로운 제목의 글이 있기에 들어가봤더니... 깜짝 놀랐습니다. 오개념 답글과 그것에 납득한 글쓴이...
곧바로 바로잡아 주긴 했지만, 조금 지난 글이다보니 아마 제 답글을 볼 사람은 얼마 없을 것이란 생각에 이렇게 글을 쓰게 되었습니다. 저격의 의도는 절대 없습니다.
질문을 세 줄로 요약하면 다음과 같습니다.
• 우주선에 탄 관찰자 A와 우주선 바깥의 관찰자 B가 있다.
• A의 입장에선 B의 시간이, B의 입장에선 A의 시간이 느리게 흐른다.
• A와 B가 만난다면 누가 늙는가?
이에 달린 오개념 답변을 요약하면 다음과 같습니다.
• A는 B의 시간이 느리게 흐른다고 생각하는 것일 뿐, 실제로는 우주선을 탄 A의 시간이 느리게 흘러 B가 늙는다.
우선 제일 중요한 하나만 바로잡고 가겠습니다.
A의 입장에서는, 실제로 B의 시간이 느리게 흐릅니다.
B의 입장에서도, 실제로 A의 시간이 느리게 흐릅니다.
특수 상대성 이론의 핵심들 중 하나는, '모든 관성좌표계는 동등하다'입니다.
질문의 A와 B의 좌표계 역시도 동등합니다. 그렇기에 A의 입장에서 B의 시간이 실제로 느리게 흐르고, B의 입장에서도 A의 시간이 느리게 흐릅니다.
오개념의 설명은, 우주선 바깥의 B의 좌표계를 특별한 위치에 놓는 설명입니다. 상대론적으로 올바르지 못합니다.
자꾸 상대성 거려서 한 번 짚고 넘어가자면, 사실 뉴턴에게도 상대성이 존재합니다.
고전적인 좌표계 사이의 변환을 Galilean Transformation으로 불리는데, 별거 아닙니다. 움직이는 관찰자에 대해, v'=v+u 따위의 속도 덧셈을 간단히 생각할 수 있습니다. 이것이 뉴턴의 상대성입니다.
뉴턴의 상대성에서도, 관찰하는 현상은 다를 수 있어도, 모든 관찰자의 물리학 법칙은 같아야 합니다.
예컨데 두 관찰자가 한 물체를 각각 다른 속도로 관측할 수 있지만, 두 사람에게 있어서 F=ma는 각각 성립해야 합니다. 이는 직관적으로 당연한 말입니다.
뉴턴에게 모든 물리 현상들은, '절대적인 시공간' 아래에서 동일한 물리 법칙을 따르면서 각 관찰자에게 나타나야 합니다.
모든 좌표계에서 물리 법칙이 동등해야 한다는 생각은, 아인슈타인에게도 이어졌습니다. 근데, 하나가 더 추가되면서 우리가 아는 상대성이론이 되었습니다.
바로, '진공에서 광속은 관찰자의 운동과 무관하게 항상 같다'는 광속 불변 원리를 추가하면서 말이죠.
'모든 좌표계에서 물리학은 같다'와 광속 불변 원리를 동시에 만족시키기 위해서는, 고전적인 좌표 변환인 Galilean transformation을 버리고 새로운 좌표 변환을 도입할 필요가 있습니다.
광속 불변 원리를 만족하는 새로운 좌표 변환은 필연적으로 시간항과 공간항이 독립적이지 않게 됩니다.
우리는 이 새로운 변환을 Lorentz Transformation이라고 부릅니다.
(사실 이것도 Poincarè Transformation의 homogeneous한 케이스이긴 합니다..)
어쨌건 새로운 좌표변환에서 시간과 공간은 섞이게 되었고, 시간지연이나 길이수축 등의 현상은 새 좌표변환에서 연역적으로 당연하게 나타나는 현상입니다.
또한 속도가 광속에 비해 충분히 느린 영역에서는, Lorentz transformation이 Galilean transformation으로 잘 근사도 됩니다.
이것 말고도 질량이나 에너지에 대해서도 할 말이 많지만 여기서 끊겠습니다.
어찌 됐든, 특수 상대성 이론의 핵심은 '모든 관성계는 동등하다'와 '광속불변원리'이고, 시간지연이나 길이수축은 특수 상대성 이론의 현상들 중 하나입니다.
다시 처음의 질문으로 돌아와서, 우주선에 탄 A와 우주선 바깥의 B는 어떻게 되는걸까요?
둘이 만나기 위해서는 둘 중 하나의 가속운동이 불가피합니다. 특수 상대성 이론은 등속도 운동에 대한 이론이고, 가속 운동은 일반 상대성 이론의 영역입니다.
일반 상대성 이론의 등가원리에 의해, 가속운동을 하는 사람은 중력에 의한 시간지연을 경험하게 됩니다.
이 효과에 따라서 둘이 만났을 때의 나이가 결정되는거에요.
아인슈타인은 상대성이론의 이름이 마음에 들지 않았다고 하죠.
상대성 이론을 제대로 알지 못한 채, 모든 것이 상대적이라는 것이 과학적으로 증명되었다고 외치던 당대의 철학자들을 보고서는 넌더리가 났었다고 합니다.
절대적인 것이 없다는게 어떻게 모든 것이 상대적이라는 의미가 될 수 있겠습니까?
아인슈타인의 생각에 조금이나마 공감이 되는 날입니다.
0 XDK (+0)
유익한 글을 읽었다면 작성자에게 XDK를 선물하세요.
-
가뜩이나 짜증나 디지겄는데 말이지 머가리가 논리적 기능을 못하나
-
1.이기상T 2.문아현T
-
뭔가 열심히는 한 거 같은데 할수록 성적이 안 나오는 느낌임 그냥 실모 엔제 다...
-
9모기준 3
서울대식 40중반대면 설치는 갈 수 있을까요
-
9덮 국어 2
90이면 무보정 보정 각각 등급 몇인가요 88인줄 알았는데 채점 잘못해서 90임~~~
-
북한 '1억 달러' 가상화폐 세탁, 판교에서 막았다...국정원과 미국업체 '합동작전' 0
지난 1월 말 경기 성남시 판교에 있는 한 사무실. 수개월간 이곳에 출근 도장을...
-
다들 조금만 더 풀지말고 기다려봐.. 알아서 문제당 천원 갈듯..
-
문제 사진 2
실모에서 애매한 문제 오르비 사람들의 의견을 들어보고싶은데 문제 사진 찍어서 올려도 되나요?
-
제도 도입 3년만에 국수 동시에 선택 표점 차를 잡아냈네 0
”화작은 다시 1컷 100을 만들며“
-
https://youtu.be/TK5jW6ES7ac?si=YhHpYisAQ_8a6pxe
-
안녕하세요. Another class 화학 II 저자 이병진입니다. 올 한해...
-
진리 1
∀x(x∈A∪A^c) 모든것(x)은 우리세계(A) 또는 다른세계(A^c)에 존재한다
-
지금와서 다시 보니까 좀 어려운문제는 대부분 틀리거나 별표쳐있늠...
-
그만알아보자
-
9모 성적 ㅇㅈ 4
원점수 96 96 93 48 38 국어 지구 수능 때는 제발 1등급..외대 떠야해!!
-
같은 학교 내의 수시 정시 비교를 말하는건데 대체 왜 기만하는 글이 된
-
물1물2 하는데 둘은 크게 차이를 못 느꼈어여 화생지는 ㄷㅏ르려나요..
-
5수해야겠다 미친 왜 내년에 ……
-
내 편견은 역시 옳았다로 결론지어짐 ㅇㅇ
-
실화를 바탕으로 재구성하였습니다 (자신들의 미래를 알지 못하고 웃고 떠드는...
-
개웃기네 야 솔직히 꼴랑 800원 받고 킬러 덜덜덜 푼 다음에 풀이까지 덜덜덜 쓰고...
-
별게다듣고싶다
-
커뮤니티에서 주워왔는데 이거 좆밥문제라고 그래서요
-
생윤은 아리송한 선지가 많고 등급컷이 빡세다고 들었고 정법은 볼륨이 크다는데 뭐 선택하죠?
-
만약 올해 대학을 가면 12
내년엔 생2해야지 물론 올해 못가면 또 쌍사
-
제가 10년전에 입시 공부할 때는 은선진 선생님 논리독해듣고 외국어를 틀린적이...
-
그렇게 쉬웠나요 국어는 예상됐거든요
-
삼수각 떳음 + 생명 마킹 하나 나간거 석나감..ㅜㅜ
-
50은 만들지 말았어야지
-
흑백요리사는 스토리도 재밌지만 연출이 진짜 진또배기다 0
펌) 전반적으로 굉장히 바둑이다. 백돌을 고수가 잡는다 흑돌이 먼저 반상에 올라간다...
-
우린 이런 것도 없었다~~~~!
-
좋다 좋다 말만있지 어떻게 가르치는지늣 없네여
-
ㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋ
-
올해 실모 중 퀄 ㄱㅊ은거 난이도별로 추천 해주실 수 있나요 추천시 수능 대박나길 기도해드림
-
화1 1컷이 50이고 백분위 98인데 나머지 2퍼는 48에 포함되는고 48점까지...
-
다니면서 단 한번이라도 재수생각 안한사람이 있는지 조차 의문이고 서강대 성대 한양대...
-
수미잡 3
9평 성적은 내 실력이 아닌거야
-
와 김범준쌤 인강데뷔 13
오피셜 ㄷㄷㄷㄷ미춋다잉
-
겉멋으로 물화 선택했다가 69수능 등차수열로 등급 떨어짐. 재수는 지구런 그후 6평...
-
투수 공 5개에 3개씩 빠질듯
-
이게 맞나
-
화작 85점인데 0
4등급 ㅋㅋㅋㅋ ㅈㄴ 고였네
-
아진짜두산왜이래 0
하
-
세지 이마다 1
이모다 안하고 이마다 가도 되나요?
-
다들 책꽂이에 뉴런이랑 아수라 하나씩은 있는듯
-
가격은 재수학원이랑 10만원 언저리 차이나면서 명칭은 독서실으로 해놓아서 환불할 때...
-
사탐 현강 3
안녕하세요 최근에 사탐런(사문, 정법)을 한 고2입니다.. 현재 임정환t 리밋이랑...
-
ㅋㅋㅋ 저걸 언제 다 하노
-
서킷x 제한시간 1
어느정도 하는게 좋을까요?? 수능100점 목표는 아니고 1컷 84일때 92점 맞는것이 목표입니다
-
제발요
어쩌다 보니 딴 소리가 길어졌고, 누가 늙었는지는 맥거핀처럼 되어버렸네요. 이런걸 용두사미라 하나요?
교과서 저자들처럼 해보겠습니다. Do it yourself!
A와 B가 만나려면 둘 중 하나가 방향을 틀어야 하는데 그게 가속도 운동이라서 일반 상대성 이론을 적용해야 한다는 말씀이신가요?
넹!
이게 쌍둥이 역설이죠. 쌍둥이가 존재하고 한 명은 지구에 한 명은 우주여행을 다녀오면 누가 더 나이가 많느냐는 문제입니다. 쌍둥이 역설이 존재하므로 상대성 이론은 틀렸다는 학자가 있는 반면, 대다수의 학자들은 쌍둥이 역설은 실제 역설이 아니므로 상대성 이론은 옳다고 합니다. 그 근거에는 중력에 의한 근거, 기하학적 근거, 레이다 타임에 의한 근거, 프레임 전환에 의한 근거 등 여러 가지가 있습니다. (아인슈타인의 근거는 중력입니다.)
즉 주류 설명에 의하면 본문에 제시된 역설은 역설이 아니라 여러 가지 근거에 의해 A와 B중 한 명이 더 나이가 많아집니다.
쌍둥이 역설은 사실 역설이 아니죠
상대성이론으로 설명이 가능하니까요 ㅋㅅㅋ
상대성이론이 틀렸다는 학자 특) 학자도 아님
쌍둥이 역설도 특수상대성이론으로 설명 가능한가요..?
특수상대성이론 만으로는 완존히 설명할 순 없고, 일반상대성이론이 필요합니다.
아하!감사합니다!
본인이 지나가던 생지러면 개추 ㅋㅋㅋㅋ
문과 : 뭔 개소리지?
지구에 도착했을 때 늙은 쪽은 우주선을 탄 쪽이 아니고 지구에 남아있는 쪽이에요
그 글 댓글 봤을때 맞나..? 하고 슥 넘어갔었는데
다행히 오개념 잡고 가네요 ㅋㅋ