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특수상대성이론 = 일반상대성이론

iamkoko갤로그로 이동합니다. 2016.11.18 11:43:15
조회 284 추천 0 댓글 1
														


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특수상대성이론의 길이수축은 멀리있는 것이 작게 보이는 현상이다.
특수상대성이론의 시간지연은 떨어진 거리만큼의 시간차이가 나는 현상이다.

길이수축과 시간지연은 별개의 현상이 아니다..
같은 현상을 달리 부르는 것 뿐이다.
즉 '길이수축 = 시간지연'이다.

상대성이론의 등가원리(principle of equivalence)는
'중력 = 관성력'(일반)인 동시에 '등속운동 = 정지'(특수)다.

특수상대성이론의 등가원리는 '등속운동 = 정지'이므로, 
특수상대성이론의 길이수축은 등속운동을 할 때는 물론 '정지'해 있을 때도 나타나는 현상이어야 한다.

예를 들어...
정지해 있는 관찰자로부터, 막대기가 등속으로 이동하여, 관찰자로부터 100미터 떨어진 지점에 도달했을 때 관찰자가 관측하는 것과,
막대기를 관찰자로부터 100미터 떨어진 거리에 정지시켜 놓고 관찰자가 관측하는 것은 다르지 않다는 것이다.
물리적 표현으로는 '구분할 수 없다'고 한다.
이것이 특수상대성이론의 길이수축이다.

막대기와 관찰자가 30만km 떨어져 있으면, 각각 상대방의 1초 전 과거의 모습을 본다.
막대기와 관찰자가 서로 동기화된 시계를 가지고 있다면, 상대방의 시계는 자신의 시계보다 1초 느리게 관측된다.
이것이 특수상대성이론의 시간지연이다.

막대기가 관찰자로부터 등속으로 계속 멀어지면 시간은 느리게 흐르는 것처럼 보인다.
막대기가 관찰자로부터 30만km 떨어진 지점을 지날 때는 1초 전 과거의 모습을 보는 것이고,
막대기가 관찰자로부터 60만km 떨어진 지점을 지날 때는 2초 전 과거의 모습을 보는 것이다.

이 과정에서 막대기와 관찰자 사이의 공간도 줄어든 것처럼 보인다.
즉 관찰자가 관측하는 막대기의 위치는 실제 막대기의 위치보다 가깝다.
막대기에서 출발한 빛이 관찰자에게 도착하는 동안 막대기는 멀어지기 때문이다.

실제 막대기의 위치는 '확률적으로' 추정은 할 수 있어도 관측은 할 수 없다.
실제 막대기의 위치는 항상 미래(future)에 있기 때문이다.
미시세계를 확률적으로 추정할 수 밖에 없는 것처럼, 거시세계도 확률적으로 추정할 수 밖에 없는 것이다. 

우리가 관측할 수 있는 것은 그래서 존재한다고 믿는 것은 실체의 과거, 즉 허상이다.
즉 우주는 홀로그램(허상)이다. 

따라서, 관찰자와 실제 막대기 사이의 공간이 '수축'되었다고 풀이하는 기존의 해석은 '라플라스의 악마'적인 해석이다. 중력이 빛보다 빠르게 즉각적으로 전달된다고 하는 고전적인 해석의 확장판이며,
상대성이론이라는 새 술을 뉴튼역학이라는 헌 부대에 담았을 때 발생하는 오류 중의 하나다.


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실험실에서 어찌 어찌해서 상당히 오랜 시간동안 지속되는 인공적인 미니블랙홀을 만들었다고 가정한다.
지름이 10미터(반지름 5미터)인 구(球)형의 실험실 중앙에 미니블랙홀을 띄워 둔다. 
실험실 안쪽 벽 전체에는 레이저를 감지할 수 있는 센서가 설치되어 있다.
실험실 밖에서 미니블랙홀을 향해 가느다란 레이저를 쏜다.
레이저는 태양 주위를 도는 혜성처럼 미니블랙홀의 사상의 지평선(Event Horizon) 가까이 접근했다가 휘어져서 돌아 나올 것이다.
이 시간을 측정했더니 레이저가 약 2초만에 돌아왔다.
그렇다면 이 미니블랙홀은 300,000km 이상 떨어져 있는 것이다.
육안 상으로는 불과 5미터 남짓 떨어져 있는 것처럼 보이지만, 실제로는 300,000km 이상 떨어져 있는 것이다.
즉 공간상의 거리는 불과 5미터 남짓이지만, 시간상의 거리는 300,000km(1광초) 이상이다.

좀 더 무거운 미니블랙홀을 만들어 동일한 실험을 했더니 레이저가 약 1분만에 돌아왔다.
이 미니블랙홀 까지의 시간상의 거리는 90,000,000km 이상이다.

블랙홀 자체의 온도는 (이론상으로) 절대영도(0k)로 같지만, 온도를 측정하면 가벼운 블랙홀이 무거운 블랙홀보다 온도가 높다.
멀리 있는 난로보다 가까이에 있는 난로가 더 따듯한 것과 같은 이치다.
태양 표면의 온도가 6,000도로 낮은 이유도 핵융합이 일어나는 태양 중심부까지의 시간상의 거리가 공간상의 거리에 비해 멀기 때문이다.


시간과 공간은 별개의 개념이 아니며, 시공간이라는 하나의 개념으로 이해해야 한다.
시간이 곧 공간이고, 공간이 곧 시간이다. (시간=공간)
이것을 시간과 공간 사이에 대칭성이 있다고 한다.
 
특수상대성이론은 공간상의 거리가 멀어질 때 나타나는 현상을 설명하고,
일반상대성이론은 시간상의 거리가 멀어질 때 나타나는 현상을 설명한다.

'시간 = 공간'이므로,
넓은 의미에서 보면 특수상대성이론과 일반상대성이론은 같은 것이다.


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