특수상대성이론에 관한 긴 여정을 시작하려고 합니다

chosungyun (59)in #kr-science • 8 years ago

안녕하세요 @chosungyun입니다.
영화 백투더퓨처를 아시나요?

저는 어릴 때 매우 재미있게 본 영화 중에 하나입니다.
이 영화에서는 좀 특이한 과학자가 타임머신을 계발하고 이 기기를 사용해 주인공이 과거로 넘나드는 영화입니다.

영화에서는 과거로 여행하는데 자동차가 가속을 하고 특정 전압을? 걸어주면 시간여행을 하는 것처럼 나옵니다.

그럼 여러분들은 어떻게 생각하시나요?
과거로의 여행은 과연 가능하리라 생각하시나요?

뭐 아주 먼 미래에는 가능하리라고 생각하시는 분도 계실거고 지금 우리의 삶에 나타나 미래에서 왔다며 우리의 삶을 망치는 사람이 없으니 미래에도 불가능할거야라고 생각하시는 분들도 계실 겁니다.

그렇다면 제 답은 가능일까요? 불가능일까요?

그냥 말씀드리자면 상대론이 옳다고 인정한다면 불가능합니다.

상대성이론에 의하면 이 세상의 시간은 상대적이지만 절대 과거로는 절대로 돌아갈 수가 없습니다.
즉, 타임머신은 물리적으로 불가능한 것이죠.

또 궁금한 이야기가 있을 겁니다.
영화 인터스텔라를 보면 멀리 우주에서 임무를 하고 돌아온 아버지와 지구에 있었던 딸이 아버지는 몇 년밖에 흐르지 않았지만 딸은 할머니가 되어 있었죠.
이건 사실 일반상대론을 적용해야 하는 내용이지만 기본적으로 상대적이다라는 개념은 같습니다.

시간은 영화에서처럼 다른 상황에 있는 존재들에게 각각 상대적으로 흐릅니다.
하지만 절대적으로 시간은 흘러가고 있죠. 아버지나 딸에게 말이죠. 아버지의 시간이 천천히 갔다고 해서 자신은 천천히 갔음을 전혀 느끼지 못하고 똑같이 흐르는것처럼 느끼는것이죠.
이 내용은 사실 이해하기가 매우 힘듭니다.
왜냐하면 우리는 지구라는 하나의 계에 다같이 지내고 있기 때문에 차이가 난다는 것을 실감하지 못하고 살고 있습니다.
하지만 우리의 지구궤도 밖으로 나간다면 우리는 바로 알 수 있습니다. 계가 달라지기 때문이죠.

이게 무슨 생뚱맞은 이야기냐 하실 겁니다.
지금은 당연히 그럴 겁니다.
상대론은 흥미롭지만 절대 쉽게 이해할만한 과목은 아닙니다.

하지만 제가 오늘 상대론에 대해 이야기하는 것은 앞으로 상대론에 대해 포스팅을 하고자 하기 때문입니다.

사실, 상대론에 대한 포스팅은 계속 생각하고 있었고 이를 대비해 선형대수학 포스팅도 전에 하려고 했고 실제 몇 개 했습니다.
하지만, 바쁘다는 이유로 좀 미뤄두었고 다시 선형대수학 내용을 정리하려니 좀 힘이들어서 미루어두고 있었습니다.
그런데 이번에 개인적인 이유로 상대론 내용을 다시 조금씩 보고 있어서 내용을 다시 리마인드할 겸 포스팅을 해볼까 합니다. 아직, 선형대수학을 하지는 않았지만요.
필요한 부분들이 있으면 그때그때 정리하도록 하겠습니다.

포스팅 진행은 특수상대론과 일반상대론에 대한 개괄적인 설명을 우선 하고 특수상대론만 집중적으로 선형대수학을 사용해 다루어보겠습니다.

초반에는 글이 많을 수 있으나 식들을 유도해야 하는 과정들이 많기 때문에 나중에는 수식이 정말 많을 수 있으니 그 점은 이해해주세요.

만약 제 특수상대론 포스팅이 무사히 잘 정리되고 읽으신 분들이 따라오신다면 왜 과거로의 여행은 불가능한지, 왜 시간은 지연되는지 길이는 왜 수축하는지 질량과 에너지는 어떻게 등가라고 말할 수 있는지 등을 설명할 수 있을 겁니다.

저도 다시 공부하는 만큼 막히는 부분이 있을 수 있고 해서 걱정이 되기는 합니다만 일단 시작부터 해보려고 합니다.
감사합니다.

앞으로 원자력과 상대론 이 두가지가 수식이 많은 포스팅이 될 것으로 생각 되어집니다.
그리고 주된 포스팅이 될겁니다.
하지만, 기존의 포스팅을 안 올리는 것은 아니니 기다려주세요~!