상대성이론에 대한 오개념
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.
-
꼬츄기름 등장 6
이녀석 high한 상태임
-
우리 유전자 비분리 확률에 대해 귀납적으로 추론해볼래? 5
나라는 평면과 너라는 평면의 이면각을 변화시켜볼래? 우리 허리 운동의 주기성에대해 탐구해볼래?
-
어쩌면 8
피코=유빈이일수도있지않을까
-
뭔말임요 활동을했다는게 뭔지
-
우리 쓰껄할래 ? 12
우리 dna 섞을래 ?
-
근데 진짜 4
오르비 사이코패스 악질유저 이거 난데..
-
05년생 현역 정시파이터의 2024 수능(1-중학교~고2) 15
안녕하세요. 그동안 눈팅만 하다가 24수능 끝나고 제 입시 얘기를 풀어보고 싶어져서...
-
구라고 키임ㅋㅋ
-
비가 와요 1
잔잔한 제이팝 들으면서 쉬기
-
멘트도 못정하겠어
-
https://youtu.be/k5jHybr6cK8?si=QqYBsjUxLO4o9MU...
-
나도 고백 해보고 싶다 12
저한테 고백 받으실 분들은 댓글 남겨주세요
-
너무 늦었다 3
빡쳐서 장문으로 댓글쓰느라 시간썼네 이만 자러...
-
아아아아아아 1
습해서 뒤져 버릴 거 같다
-
자야지.... 3
낼 학원 좀 일찍가서 화작 하나 쓱 풀고 덮봐야징
-
문제로 잘 안나온다길래 안하려다가 혹시나해서 가벼운 마음으로 봤는데, 쉽긴한데 막...
-
근데 시발 말이 안 되게 존나 비쌈
-
현역 확통 6모 2컷이구 배성민쌤 피지컬엔제랑 문해전s1 풀었어요 좀 메이저한 n제...
-
공부는 재능맞음 12
나 아는 형도 대치동에서 강호길, 이원준 현강듣고 10수해서 전문대 감 이형 매일...
-
어느 쪽이 더 나은가요? 일단 저는 정신과 4급 받기 싫어서 어떻게든 현역...
-
편의점안주추천받음 10
급함.
-
본거 또보고 첫사진 자꾸 캡으로 올리는건 원본올리면 사진 자꾸 사라짐
-
모의고사 점수내기는 글올리는사람이 불리한거 아닌가요? 1
이길만하다고 생각하는사람들만 올텐데
-
사람 많나요??? 분위기는 어때요??
-
수능으로 어느정도 되야 가나요? 내신은 2점 중반이였던 기억이 있는데..
-
ㅅㅂ 도대체 왜 나랑만 디엠하면 사람들이 브레이크가 거장나지 내가 문제인건가
-
수학만 한다하면 수리논술대비 개념 기출 1~2달컷 ㄱㄴ? 한가요?
-
민사소송
-
ㅇㅈ 11
해주세요
-
어떤 강사 들으면됨? 돈 없어서 유튜브로 공부할 예정 아! 그 싸이코 뭔지 하는 사람 말고요
-
재회 할 수도 있을 것 같다.. 헛된 희망이 아니길.. 빨리 잘 해결되어서 공부하고 싶어
-
정치인 되어있는거 아님? 피해자코스프레
-
뭐지 왜 1시 이거몰카맞지 맞다고해빨리
-
피하하하하하하하하하하하하하하하하하하하하피하하하하하하하하하하하하하하하하하하하하피하하하하...
-
그냥 주간지 느낌으로 풀다가 막히는 부분만 골라 들어도 되려나.. 막상 사놓고 국어...
-
서울대 아주 좋다니까요..
-
핑크 다음에 뭐라구여...? 프브씨
-
제발하지마.......
-
웹툰 추천 4
근데 순위높아서 이미 많이 보려나
-
옵챗 걸어놨으니까 지1 질문 편하게 하세용 문항 질문도 다 돼요
-
엄 21
내 친구들 다 아주대 좋다면서 갔는데 걍 경험말한게 왜 훌리건이지 근데 이거 왜...
-
이렇게 댓글 다니까 바로 댓글 막고 삭제하더라고요 지금은 다시 풀린 상태네용...
-
오늘 국일만을 구매했습니다!! 스흡.. 근데 이게 아무래도 참고서 유형 같다고...
-
여자친구 구인합니다 13
조건은 05년생 이상 xx염색체 이거 두 가지면 됨
-
선착순 한명 3
천덕 내놔
-
믿을게 못돼
-
작년 월즈 T1이 보였음....... 물론 무리하는건 너무 아쉬웠다
-
음주 했음 14
꼬기가 나오기에는 적은 량
-
에잇 싯팔 산화되든 알빠노
"광학적 음속폭음" 오랜만에 봄