2017-02-11
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장대희(skyjdhgood)
- 7
안녕하세요.
영화 인터스텔라 보고, 상대성이론에 대해서 관심이 생긴 대학생입니다.
우리가 일반 상식으로 생각했을 때, 다른 행성에서 1분과 지구에서의 1분은 같다고 생각하는데...
영화에서 보면 중력이 센 행성에서 1시간은 지구에서 약 10년이라는 말이 있습니다. 이 부분에 대해서 시간은 절대적인 것이 아니라 상대적인 것이어서 기준이 될 수 없다고 하는데, 그러면 중력이 기준점이 되는 것인가요? 다시 말해 중력이 센 행성일 수록 지구와의 시간 차이가 생기는 건가요?? 그렇다면 왜 그런지도 아주 쉽게... 설명 부탁 드립니다.
영화 인터스텔라 보고, 상대성이론에 대해서 관심이 생긴 대학생입니다.
우리가 일반 상식으로 생각했을 때, 다른 행성에서 1분과 지구에서의 1분은 같다고 생각하는데...
영화에서 보면 중력이 센 행성에서 1시간은 지구에서 약 10년이라는 말이 있습니다. 이 부분에 대해서 시간은 절대적인 것이 아니라 상대적인 것이어서 기준이 될 수 없다고 하는데, 그러면 중력이 기준점이 되는 것인가요? 다시 말해 중력이 센 행성일 수록 지구와의 시간 차이가 생기는 건가요?? 그렇다면 왜 그런지도 아주 쉽게... 설명 부탁 드립니다.
- 상대성이론 아인슈타인 인터스텔라
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각 분야 한인연구자와 현업 전문가분들의 답변을 기다립니다.
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답변 7
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답변
오현철님의 답변
2017-02-13- 2
EBS 다큐프라임 빛의 물리학을 다운받으셔서 보시면 상대성 이론을 이해하는데 큰 도움이 될겁니다.
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답변
김채형님의 답변
2017-02-15- 2
빛의 속도는 일정하다는 가설. 속도=거리/시간, 중력이 강하다->빛의 파장이 길어진다. 길어진 거리만큼 길어진 시간 , 따라서 상대적으로 중력이 강하면 시간이 길어지죠. -
답변
안강우님의 답변
2017-02-16- 1
상대성 이론의 시작은 아인슈타인의 사고실험에서 시작되는데 일반역학에서 속도는 움직이는 좌표계에서 최종속도=좌표계의 이동속도+물체의 속도 (ex: 기차 안에서 던진 공의 속도을 바깥에서 볼때는 기차의속도+공의 속도) 이 됩니다. 아인슈타인은 이점에 착안해서 빛의 속도이 빛의 속도로 움직이는 공간에서 잰다면 빛이 멈추게 보일까 아닐까에 대한 사고 실험을 하게 되고 빛이 속도는 불변인것에 대하여 설명하기 위하여 상대성 이론을 기술하게 됩니다.
빛의 속도가 아무리 빠른 상황에서도 불변하게 되려면 시간과 공간 서로 변하게 되는 기이한(?) 상황이 생기게 되는데 윗분 말씀처럼 다큐를 보시면 더 쉽게 이해하실수 있습니다.
여기에 공간은 중력에 의해 휘어짐이 생기는데 빛은 일정한 속도를 가지고 있으므로 공간이 휘어지면 그만큼 시간도 늘어나야 하게 됩니다. 따라서 블랙홀과 같이 강한 중력장의 경우엔 시간이 훨씬 길어야 하게되므로 지구에서 1년이 중력이 100배 센곳이라면 100년이렇게 됩니다.
고처럼 늘어나는 재질의 평면에 직선을 긋고 그위에 무거운 물체를 올리면 물체주위가 늘어나서 직선이 곡선처럼 휘게 되어 실제로 밖에서 볼경우 이동거리가 더 늘어나는것이 공간이 휘어서 빛의 이동시간이 더 걸리는것으로 생각하시면 공간이 휘는것에 따라 시간이 더 늘어난다는것이 이해되실겁니다.
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답변
안강우님의 답변
2017-02-16- 1
상대성 이론의 시작은 아인슈타인의 사고실험에서 시작되는데 일반역학에서 속도는 움직이는 좌표계에서 최종속도=좌표계의 이동속도+물체의 속도 (ex: 기차 안에서 던진 공의 속도을 바깥에서 볼때는 기차의속도+공의 속도) 이 됩니다. 아인슈타인은 이점에 착안해서 빛의 속도이 빛의 속도로 움직이는 공간에서 잰다면 빛이 멈추게 보일까 아닐까에 대한 사고 실험을 하게 되고 빛이 속도는 불변인것에 대하여 설명하기 위하여 상대성 이론을 기술하게 됩니다.
빛의 속도가 아무리 빠른 상황에서도 불변하게 되려면 시간과 공간 서로 변하게 되는 기이한(?) 상황이 생기게 되는데 윗분 말씀처럼 다큐를 보시면 더 쉽게 이해하실수 있습니다.
여기에 공간은 중력에 의해 휘어짐이 생기는데 빛은 일정한 속도를 가지고 있으므로 공간이 휘어지면 그만큼 시간도 늘어나야 하게 됩니다. 따라서 블랙홀과 같이 강한 중력장의 경우엔 시간이 훨씬 길어야 하게되므로 지구에서 1년이 중력이 100배 센곳이라면 100년이렇게 됩니다.
고처럼 늘어나는 재질의 평면에 직선을 긋고 그위에 무거운 물체를 올리면 물체주위가 늘어나서 직선이 곡선처럼 휘게 되어 실제로 밖에서 볼경우 이동거리가 더 늘어나는것이 공간이 휘어서 빛의 이동시간이 더 걸리는것으로 생각하시면 공간이 휘는것에 따라 시간이 더 늘어난다는것이 이해되실겁니다.
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답변
이준민님의 답변
2017-02-17- 1
지금 눈앞에 있는 냐옹이가 살아있다고 판단하는 기준은 눈으로 고양이로부터 반사된 빛이 들어왔기 때문이지요? 그렇다고 한다면 그 빛이 고양이에게 갔다가 눈에 오는 중간에 고양이가 죽었다면, 이 고양이는 죽은걸까요 살아있는걸까요?
중력이 커진다는 말은 모든 공간까지 휘어져 인터스텔라의 마지막 부분에 나오는 현재와 과거가 만나는 부분처럼 직간접적으로 마주할 수도 있는 것이겠지요? ㅎㅎ
결국 블랙홀을 통과하여 중력이 큰 행성에 잠시 머물다가 온다면 그만큼 다시 현재라고 생각하는 위치로 돌아오기 위한 시간이 더욱 더 많이 소요되기 때문에 영화에서 나온 그 행성의 1시간이 지구의 10시간이 될 수 있는겁니다~! 재미지죠? ㅎㅎ -
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이응신님의 답변
2017-02-20- 1
자신의 고유한 세계에서는 시간이 느리게 가거나 빨리가는 현상이 없습니다. 상대성이론은 운동을 하는 두 좌표계(시스템)가 상대방을 볼 때 상대방 좌표계에서 일어나는 현상을 자신의 척도로 볼 때 나타는 현상을 서술한 이론입니다. 오직 상대방과 비교를 했을 때 자신의 척도로 판단했을때 비교를 하는 결과입니다.
상대방과 운동이 등속운동일 때 현상을 서술한 이론이 특수상대성이론, 상대방과의 움직임이 가속운동일 때 서술한 이론이 일반상대성이론입니다. 운동속도가 느릴 때는 별로 문제가 안되는데 빛의 속도와 가깝게 움직이는 물체를 실제로 측정을 하려고 하면 측정하는 수단은 빛으로만 가능하기 때문에 여러가지 모순되는 현상이 일어나는데 이것을 해결한 이론이 특수상대성이론입니다.
인터스텔라에 나오는 현상은 중력(즉, 가속도운동)과 운동이라는 현상을 복합적으로 보고 시간의 상대적인 흐름차를 극대화시킨 영화로 물리적인 사실은 상대성이론에 어긋나지 않으나 실제로 구현되기는 거의 불가능하다고 보면 됩니다. 질문에서 중력의 기준점이 어디냐고 하는데 중력의 기준점은 없습니다.
특수상대성이론에서는 운동의 기준점이 없다는 것을 밝혔는데 그때까지 절대좌표계, 즉, 어떤 제3의 입장에서 상대적으로 움직이는 두 좌표를 보면서 '객관적', '전지자' 입장에서 기술하는 자체가 잘못되었다는 것을 증명하였고, 일반상대성이론은 모든 운동에서 기준점, 중력의 기준점 등이 없이 오직 상대적인 운동만 존재한다는 것을 증명한 이론이라고 보면 됩니다.
특수상대성이론이나 일반상대성이론의 핵심은 "모든 운동에서 절대적인 기준과 비교를 하는 운동은 없다. 오직 관찰대상과 관찰자의 상대적인 운동만 존재한다."입니다. 다만 어떤 운동상태라도 관찰을 할 때 "빛의 속도는 운동과 관계없이 일정하다."입니다. 왜 그런지는 모릅니다. 다만 현재까지 관측된 사실일 뿐입니다. -
답변
우재현님의 답변
2017-02-28- 1
http://chamakh.tistory.com/entry/%EC%83%81%EB%8C%80%EC%84%B1%EC%9D%B4%EB%A1%A0-%EC%89%BD%EA%B2%8C%EC%9D%B4%ED%95%B4%ED%95%98%EA%B8%B0
참고 바랍니다.
감사합니다