4주 혁명1 - 상대성이론1 : 특수상대성이론1

아인슈타인의 특수상대성이론

 

특수상대성이론의 두 가지 기본가정

1. 광속불변의 원리

: 어떤 광성계에서든 광속은 같다.

※ 관성계 : 물리적으로 힘을 받지 않는 물체가 정지 및 등속운동을 하는 계

2. 특수상대성원리

: 어떤 관성계에서든 물리법칙은 같다.

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특수상대성 이론의 5가지 결과

1. 시간지연(시간팽창)

2. 길이수축

3. 동시성의 상대성

4. 질량증가

5. 물질과 에너지의 동등성

E=mc²

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1. 시간지연

고전 물리학(=상식)

시간은 누구에게 동일하게 흘러간다.

* 특수상대성이론(=사실)

1. 움직이는 것은 시간이 천천히 흐른다.

2. 움직이지 않는 것과의 시간차는 움직이는 속도가 빠를수록 더 크다

만약 우주선안에 있을 때

밖은 2시간이 흘렀지만,

우주선안에서는 1시간만이 초과했다.

※ 왜 이런일이 벌어지는가?

정비한 빛 시계로 1초의 시간이 흐르는 동안

움직이는 빛시계에서는 초가 채 흐르지 못한다.

광속의 절대성이 적용이 된다.

1971년, 시간지연 실험

2개의 비행기를 1개는 서쪽, 하나는 동쪽으로 지구를 2바퀴를 돌게 했다.

세슘원자시계로 실험을 하였다.

2개는 비행기안에, 1개는 지상에

지상에 있는 시계와 비행기에 있는 시계를 비교해보니

서쪽으로돈 비행기의 시계는 0.000027초 빨라짐

동쪽으로돈 비행기의 시계는 0.000006초 느려짐

실제로 상대성이론의 수치와 정확하기 일치했다고 한다.

또한, GPS는 시간지연의 이론을 접목시켜서 만들었다고 한다.

시간지연의 수식

실제로 음속으로 1초 움직이면

음속 밖의 1초

음속 안에서 0.9999 9999 9999 4초다.

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2. 길이 수축

정지해있는 물체는 자를 통해 측정한다.

물체의 움직임 특정 지점을 통해 사진 등을 찍어 분석하면 된다.

앞쪽은 먼저 찍히고, 뒤쪽이 후에 찍히기 때문이다.

따라서 본래의 길이보다 상대적으로 짧아지게 된다.

동시성의 원리를 통해 더 많이 이해할 수 있다.

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3. 동시성 파괴

※절대로 동시란 없다.

동시에 일어나 사건도 관점에 따라 달라진다는 것을 알 수 있다.

동시성 파괴라는 것으로 인해

길이가 수축했다는 것을 알 수 있다.

따라서, 정지한 관점에서는 공간의 차이가 있던것이

움직이는 관점에서는 시간과 공간의 차이가 있게 된다.

이것을 시공간(시간+공간)이라고 한다.

 

 ※ 지극히 개인적으로 공부한 것이기에 전문성이라고는 1도 없습니다!

과제 등에 활용하시면 선생님들에 무차별적으로 혼날겁니다.

이 글을 보시는 많은 이과생 여러분 틀리거나 보충할 부분이 있으면

댓글로 알려주시면 감사하겠습니다.