[특수상대성이론] 길이는 실제로 줄어드는가?

안녕하세요 @chosungyun입니다.
저번 포스팅에서 누구의 길이가 줄어드는지에 대해 알아보았습니다.
그리고 실제로 로렌츠 수축을 간접적으로 관측 가능한 뮤온검출로 길이가 줄어든다는 것을 알아보았습니다.

이 실제로 길이가 줄어든다는 것은 뮤온검출로 확인은 했지만 사고실험을 통해 한 번 더 확인을 해보도록 하겠습니다.

이번에는 두 개의 기차를 떠올려보겠습니다.

두 기차는 정확히 똑같이 일정한 속도로 움직입니다. 그런 상태에서 두 기차의 머리와 꼬리를 줄로 연결합니다.

이런 상태에서 똑같은 가속도로 동시에 가속을 한다고 한다면 어떻게 될까요?
가속을 하여 속도가 증가하면 더 크게 길이수축이 됩니다.
그럼 이런 상황을 외부의 관찰자가 본다면 각각의 기차의 길이는 줄어들고 기차 사이를 연결하는 줄도 줄어들게 됩니다.
하지만, 두 기차 사이의 길이는 어떨까요? 두 기차의 속도는 똑같이 일치하기 때문에 두 기차 사이의 간격은 속도가 증가하더라도 일정해야 합니다.
하지만, 기차 사이를 연결하는 줄은 로렌츠 수축에 의해 길이가 줄어들게 되죠.
그래서 줄은 끊어지게 됩니다.
즉, 실제로 길이가 짧아지는 것입니다.

한편, 기차의 내부에서 이 상황을 본다면 어떨까요?
마찬가지로 두 기차는 일정한 속도로 이동하기 때문에 정지한 것처럼 항상 두 기차 사이의 간격은 일정합니다. 하지만, 빛의 속도에 가깝게 이동하는 기차는 수축하게 됩니다.
이동속도에 비례해서 말이죠.
이때, 기차 내부에서 관측에 사용하는 자의 1m도 일정한 비율로 수축이 됩니다.
그런데 두 기차 사이의 간격을 이 수축된 자로 측정한다면 걸이가 멀어진 것처럼 측정이 됩니다.
즉, 줄이 끊어지게 됩니다.

이 사고실험을 토대로 만약 빛의 속도로 이동한다면 길이가 줄어든다는 것을 예상할 수 있습니다.

여기까지가 상대론에서 로렌츠 수축에 대한 소개였습니다.
다음 포스팅부터는 질량의 변화에 대해 살펴보겠습니다.
오늘은 여기서 포스팅을 마칩니다. 감사합니다!!

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“해당 포스팅에 사용한 이미지의 출처는 구글이미지입니다”