상대성이론에 대한 고찰 및 앞으로 나아갈 관문

목차

1. 주제 선정 이유
2. 상대성이론 등장배경
3. 상대성이론이란?
4. 상대성이론의 의의
5. 상대성 이론의 마지막 관문, 중력파
6. 결론

본문내용

1. 주제 선정 이유
상대성 이론은 일반인들이 생각하는 인류 역사상 가장 위대한 물리학 이론이다. 또한, 상대성 이론은 고전 물리학의 가장 큰 틀이던 뉴턴 역학의 오류를 바로 잡은 현대 물리학의 근간이다. 그렇기 때문에 상대성 이론의 등장 배경과 간략한 설명과 의의를 생각하고 상대성 이론의 완벽한 증명을 위한 마지막 단계인 중력파에 대해 서술하였다.

2. 상대성이론 등장배경
특수상대성이론 등장배경의 시작은 갈릴레오이다. 특수상대성이론은 갈릴레오의 상대성이론에서 시작되었다고 볼 수 있다. 갈릴레오의 상대성이론 내용은 '모든 운동은 상대적이며, 등속 운동을 하는 모든 관찰자에게는 같은 물리 법칙이 적용된다.'는 것이다. 상대적이란 얘기는 아리스토텔레스의 ‘세상의 모든 물체는 정지해 있는 것이 본질적이다’의 반대 의미이다. 갈릴레오의 뒤를 이어 뉴턴이 등장한다. 뉴턴은 갈릴레오에 의해 성립된 관성의 법칙을 수식으로 기술하고 운동방정식과 보편중력의 법칙을 세우며 고전역학의 이론적 기반을 확립한다. 이 후 오일러, 해밀턴 등 당대의 수학자, 물리학자들에 의해 뉴턴역학은 세련되어진다.
뉴턴 다음으로 맥스웰이 등장해서 전자기장에 대한 페러데이의 장이론이 나타나게 된다. 맥스웰은 빛이 전자기파라는 것을 증명한다. 빛이 파동이라는 사실과 빛은 진공에서도 진행한다는 사실에서 오는 모순에 의해 진공에 에테르라는 물질 즉 매질이 채워져 있다고 가정하게 된다. 이 에테르란 물질의 존재를 입증하기 위해 마이컬슨과 몰리는 밑의 그림과 같은 빛 간섭계를 이용한 매우 정교한 장치를 사용한다. 이것으로 빛의 매질로 가정되었던 에테르를 검출하기 위해 공전운동하고 있는 지구와 에테르의 상대운동에 따른 광파의 간섭을 검출하는 실험을 반복한다. 하지만 간섭효과는 검출되지 않고 이 실험을 통해 오히려 에테르의 존재가 부정되게 된다. 이 결과는 어떠한 방향으로든 움직이는 물체에서 관측한 광속도는 언제나 일정하다는 광속 불변의 법칙의 발견으로 이어져, 후에 알베르트 아인슈타인의 특수상대성이론의 기반이 된다.

참고 자료

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김정리, “중력파 천문학”, 서울대학교, 2013
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달리는 자동차 사진, http://www.topspeed.in/cars/mercedes/cls-class/2011/reviews/mercedes-cls-63-amg-ar130884/picture460105.html
<쌍성을 이루는 펄사>, NASA
미국 중력파 검출 장치 <LIGO(라이고)>, LIGO
EBS 다큐프라임, “빛의 물리학“, EBS, 2013
EBS 다큐프라임, “빛의 물리학“, EBS, 2013