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상대성 이론
특수 상대성 이론
관성기준계에 대한 이론이다.
관성기준계는 관찰자가 멈춰있거나, 동일한 속도 동일한 방향으로 이동하는 상황에 대해 설명한다.
아인슈타인의 가정
상대성 원리
모든 관성 기준계에서 물리 법칙들은 서로 동일하다.
갈릴레오 갈릴레이가 주장한 속도의 상대성 원리 를 확장한 가정이다.
나는 가만히 있고, 상대방이 시속 100km 로 이동하면 상대방의 속도는 시속 100km 이다.
내가 시속 100km 로 이동하는데 상대방도 동일한 방향으로 시속 100km 로 이동하면 상대방의 속도는 0km 이다.
이 이론을 확장해서 아인슈타인은 아래의 내용을 가정한다.
모든 운동은 상대적이며, 등속 운동을 하는 모든 관찰자에게는 동일한 물리 법칙이 적용된다.
광속 불변의 원리
진공중에서 빛의 속력은 모든 관성기준계에서 동일하며 광원의 운동과도 관련이 없다.
이것은 증명에 의해 나온 것이 아니라, 측정에 의해 광속이 변하지 않는다는 사실을 바탕으로 나온 가정이다.
내가 태양을 향해 빛의 속도로 이동해도, 태양의 반대방향으로 빛의 속도로 이동해도 빛의 속도는 동일하다는 가정이다.
상당히 이상한 가정이지만, 실험을 해보면 사실로 나오기 때문에 깨지지 않는 가정이다.
발생하는 현상
시간 팽창
동일한 속도로 이동하는 공간에서,
바닥에서 천장으로 빛을 쏘면,
공간 안에 있는 사람은 빛이 빛의 속도로 이동하는 것으로 보입니다.
하지만 외부에서 보면,
더 먼 거리를 이동한 것으로 보입니다.
하지만 빛의 속도는 일정해야 하므로 외부의 시간이 더 많이 진행된 것이 됩니다.