안녕하세요. 훈하니 Hive account@hunhani입니다.

아인슈타인의 상대성 이론은 과학뿐만 아니라 철학에도 많은 영향을 미쳤습니다. 근대까지만 하더라도 서양에서는 과학과 철학은 하나의 학문이었죠. 철학이 세상의 모든 진리를 탐구하는 학문이기 때문에, 자연의 진리를 탐구하는 과학도 철학의 일부였던 것입니다. 아인슈타인은 "철학은 과학으로부터 결론을 얻어야 한다."고 이야기했습니다. 이처럼, 상대성 이론은 자연과학이나 공학을 전공하는 사람들은 물론 인문사회학을 하는 사람들에게도 절실히 필요한 것이 아닐까 합니다. 과학의 범주를 넘어 누구나 알아두면 도움이 되는 상대성 이론에 대해 [쉽게 풀어 쓴 상대성 이론] 시리즈에서 차근차근 알아가 보도록 하겠습니다. 이전에 포스팅 했었던 물리학도가 들려주는 인터스텔라를 더 재밌게 보기 위한 18가지 이야기과 암호화폐가 100% 망한다고 양자 컴퓨터와 블록체인 보안 이야기에서 상대성 이론에 대해 아주 가볍게 언급했었죠? 이번 시리즈를 통해 보다 자세하게 그러나 더 쉽게 전달해드리도록 노력하겠습니다.

대문을 제작해주신 Hive account@leesol 님께 감사드립니다.

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대문을 제작해주신 Hive account@cheongpyeongyull 님께 감사드립니다.

동시성의 불일치

시간이란 단지 사건이 일어난 순서일 뿐이라는 시간의 상대성을 받아들인다면, 정지해 있는 사람과 움직이고 있는 사람에게는 서로 사건의 순서가 달라지고 이 사건의 순서를 맞추려면 서로 시간이 다르게 흘러가야 한다는 것을 이해할 수 있습니다.

나의 동시와 너의 동시는 다르다.

우주선은 근처 행성 표면 기준 오른쪽 방향으로 광속에 가까운 일정한 속력으로 날아가고 있고 우주선 가운데 위치한 광원에서 나온 빛이 우주선 양쪽 끝에 위치한 두 개의 검출기 A와 B에 도달하는 상황을 생각해보겠습니다.

사건 A : 광원의 빛이 A 검출기에 도달함.
사건 B : 광원의 빛이 B 검출기에 도달함.

우주선에서 우주선 안의 빛을 관측한다면, 두 검출기에 빛이 동시에 도달하므로 사건 A와 사건 B가 동시에 일어나는 것으로 보이겠죠. 하지만 근처 행성 표면에서 우주선 안의 빛을 관측한다면, 빛이 이동하는 동안 우주선도 오른쪽으로 이동하여 왼쪽 B 검출기에 빛이 먼저 도달하는 것처럼 보이므로 사건 B가 사건 A보다 먼저 일어나는 것으로 보일 겁니다.

두 관측자는 서로 다른 시간을 가지고 있다.

즉, 우주선 안의 관측자에게 동시인 사건이 근처 행성 표면의 관측자에게는 시간차가 존재하는 사건인 것입니다. 다시 말해, 광속에 가까운 속력으로 날아가고 있는 우주선에 타고 있는 관측자와 근처 행성 표면에서 있는 관측자는 서로 다른 시간을 가지고 있는 것입니다.

광속 불변의 법칙에 따르면 광속은 빛의 진행 방향에 상관없이, 관측자의 운동 상태에 상관없이 일정합니다. 따라서 정지한 사람과 움직이고 있는 사람의 시간은 서로 다르게 흘러가며 사건의 동시성이 파괴됩니다.

시간은 똑같이 흘러간다는 고전적인 생각에서 탈피하면 '빛의 속도는 항상 일정하다'는 광속 불변의 법칙을 빛의 속도로 움직이는 상황에서조차 적용할 수 있지요.

다음 편을 기대해주세요!

지난 이야기

본문에서 사용된 모든 이미지는 구글 이미지에서 가져왔음을 밝힙니다.
본문을 작성하는데 있어 위키피디아 내용을 참조하였습니다.

[쉽게 풀어 쓴 상대성 이론] Chapter 7. 동시성의 불일치, 나의 동시와 너의 동시는 다르다.