상대성이론에 대한 오개념
게시글 주소: https://orbi.kr/00064185865
지구에서 어떤 별, 은하, 성운까지의 거리가 몇 억 광년이라는 얘기를 하면서 "빛의 속도로 이동해도 수 억, 수십 억 년이 걸린다" 라는 것을 근거로 인간의 한 일생에서는 그런 천체들까지 절대로 갈 수 없다는 이야기를 하곤 합니다. 하지만 이는 엄연히 잘못된 표현입니다.
만약 20광년 떨어진 천체까지 빛을 쏜다면 지구에서 봤을 때는 이론적으로 20년이 걸릴겁니다. (빛이 도달했다는 정보가 다시 지구로 도달하기까지 20년이 더 걸리긴 하죠.) 하지만 진공에서의 광속에 매우 근접한 속도로 이동하는 우주선 안의 사람 입장에서는 얘기가 달라집니다. 사실 우주선의 속도가 매우 느려도 상대론적 효과는 발생하지만, 진공에서의 광속 c에 충분히 가까워야 유의미한 효과가 생깁니다.
이론적으로 c에 충분히 가깝게 빠르게 이동한다면 인간의 일생도 아닌 2, 3년 만에 수십억 광년의 거리를 이동할 수 있습니다. 물론 지구에서는 수십 수백억 년이 흘러 있겠지만 우주선의 입장에서는 시간 지연 효과에 의해 걸리는 시간이 매우 단축됩니다. (물론 이를 위해 c의 0.9999999995% 정도로 가깝게 가속을 해야 하고, 이렇게 가속을 하기 위한 에너지원이나 연료는 또다른 문제입니다. 더 많이 가속시키기 위해 더 많은 연료를 실으면 그 연료 때문에 질량이 늘어서 또 가속이 어려워지는 악순환이 생기죠. 또한 지금도 우주가 팽창하고 있으며, 팽창 속도는 c를 넘어설 수 있기 때문에 무작정 관측가능한 우주의 끝으로 도달할 수 있는 것은 아닙니다.)
두 번째 표는 인간이 견딜 수 있는 1.5G의 가속력으로 가속했다가 다시 감속하는 좀 더 현실적인 경우입니다. 250만 광년 떨어져 있는 안드로메다 은하까지 가는 데 18년이면 충분하죠.
빛의 로렌츠 인자(감마)의 값이 양의 무한대로 발산함을 생각해보면 광자의 입장에서는 아무리 먼 곳이라도 그곳까지 가는 데 걸리는 시간이 0임을 알 수 있습니다. 즉, 광자의 입장에서는 소멸되지 않는 이상 "동시에 모든 곳에 존재"하는겁니다. 좀 웃기죠.
빛에 대한 재밌는 얘기 두 개를 더 하자면
1. 진공에서의 빛의 속도는 정확히 299,792,458 m/s입니다. 소숫점이 없으며 완벽하게 정확한 값입니다. 왜 그럴까요?
1미터의 정의가 빛이 진공에서 1/299,792,458 초 만큼 진행한 거리이기 때문입니다.
2. 소리의 도플러 효과와 충격파(마하의 원뿔 등등)는 있는데, 같은 파동인 빛에 대해서는 없을까요?
있습니다. 빛의 도플러는 적색편이 등으로도 유명하고, 딴소리이지만 작년 카이스트 면접에서 이 효과에 대한 수식적인 계산을 요구하는 문제를 출제해서 교육과정을 벗어난 문제로 제대로 걸렸습니다.
빛의 충격파가 발생하기 위해서는 빛의 속도보다 빠르게 이동하는 광원이 있어야 하므로 불가능하다고 생각할 수 있지만, 빛이 매질 속에 있을 때는 가능합니다. 최소시간 원리에 의해 빛의 굴절이 발생하는 근본적인 이유도 매질에 따라 광속이 바뀌기 때문이죠. c를 항상 "진공에서의" 광속이라고 하는 것도 이 때문입니다.
하전입자가 매질에서의 빛의 위상속도보다 빠르게 이동할 때 광학적 소닉붐이 발생하여 청백색 섬광을 내뿜고, 이를 체렌코프 효과라고 합니다. 원자로의 노심에서 흔하게 볼 수 있습니다.
상대론 공부하다가 갑자기 생각나서 간단하게 써봤습니다.
0 XDK (+0)
유익한 글을 읽었다면 작성자에게 XDK를 선물하세요.
-
여캐일러 투척. 0
수능 만점 기원 15일차
-
안녕하세요, 여러분의 꿈의 열쇠를 찾고 조여주는 사람들 [몽키스패너]입니다! *본...
-
맞팔구 2
맞팔 구합니다 팔로우하시고 댓글 달아주세요 맞팔취 안 하시고 끝까지 가실 분 구합니다
-
박광일 대인라 0
Vod에서 라이브로 옮겻는데 머 따로 해야되는 거 있냐 걍 vod들을때처럼 시간맞춰...
-
얼버기 4
민나 오하요
-
수학 기출 0
삼수생이고 작년에 기출 쫙 돌린 후 올해 다른 과목 이슈로 수학 소홀히 하다보니...
-
월요일 스카출발 1
-
얼버기 0
학원으로 출발
-
언영 1
반가와
-
인생좆됐네
-
끼얏호우
-
죽을맛이네 역대급으로 틀리네
-
지금 뉴런듣기 2
7모 수학 2컷이고 미적인데 뉴런이랑 시냅스랑 n제푸는게 나을까요 아니면 그냥 n제...
-
농어촌 정시 1
걍 갑자기 궁금해져서 24212면 어디가나요 친구가 저것보다 못 봤는데 연대가서
-
둘다 풀어보시고 난이도 비교ㄱ
-
ㅇㅇㅅㅁ 1
-
수12확통 개념겸 내용 떠올리기 용으로 뉴분감 하기 전에 후다닥 하고 싶은데 개념에...
-
현재 휴가 중에 공부해보니 부대내에서 공부할 때랑 차이가 너무 크게 납니다.....
-
소통해요~ 16
-
07년생이고요 영어 단어만 외우고 있습니다 지문 읽을때 문장을 이해해서 푸는게...
-
잘자 오뿌이들 1
덕코 갈취하러 갈께
-
학교에서 저 재수하는걸 알고있더라고요? 9평 신청하라거 전화왔었는데 어케 안거죠?...
-
Ni hao ma sex
-
돌아와 슈바오 5
가지마...
-
슈뱅 죽다 2
?~24.07.29) R.I.P
-
아니 옆 학교는 생기부 지가 맘대로 쓸 수있는데 씨발 나는 그냥 할 수있는게...
-
인식은 옛날보다 나은거 같긴한디 참 ㅋㅋ
-
명란솥밥 인증 7
비프부르기뇽은 못 찾겠네
-
잔다 1
르크라고 하면 혼나
-
밴드노래는 확실히 라이브 듣기전까지 모른다는 생각을 다시 한 번 심어줌
-
다들 의문사 어디서 하시나요? 지엽 때문에 하는건지 단순한 실수인건지 궁금해요 자꾸...
-
브랜드 신드라 0
같은 브랜드 신발 신드라
-
아까 열심히 일본어 공부(?)한 흔적..
-
성적 ㅇㅈ 0
-
시험장 어디로 배치되나요? 기존 이과생들이랑 같이 시험보고 제2외국어만 남아서 더...
-
덕코를 잘 준다는 소문이 있어요 좋아요(10덕)라도..
-
잭슨휫자
-
커뮤가 단조롭지 않고 재밌음. 어디가서 흔하게 볼 수 있는 캐릭터가 아님
-
내 아이민이 3
몇번째로 가입했다 이거임?
-
동생이 자퇴하고 수능본다해놓고 국어 아예 안해서 ebs위주랑 볼륨 좀 작은 강사...
-
https://youtu.be/RYSldgazqE4?si=xmpbItUG0aDK-UK5 룰루
-
외모는 연예인급으로 어디가도 꿀리지 않고 번따 자주당함 경제는 별장있고 성인되자마자...
-
정적분으로 정의된 함수 안에 적분 변수가 아닌 변수 들어가있는거 무조건 나옴 fx=...
-
갑자기무섭다
-
경희대 학식싸개
-
배봉탕 전농관 백기관 음악관 슝관 조형관 법학관 웰니스센터 미래관 인문학관 창공관...
-
작년 군대에서 본 수능입니다 군대에서 좋은 사람들 많이 만나서 다시 한번 공부해보자...
-
혹시 연고대편입 서성한 편입 잘 아시는분 계신가요? 0
둘중 어디를 노려야할지 고민이라서요..
-
뮐러성님 박았으
"광학적 음속폭음" 오랜만에 봄