[상대성이론]아인슈타인 - 상대성이론

소개

아인슈타인의 상대성이론을 정말로 아시는가??

목차

1. 중력과 가속도는 같은 것이었다-등가원리

2. 블랙홀과 시공

3. 빛의 궤적은 구부러진 공간의 직선이다

4. 에너지와 질량

5. 우주에서는 질량과 에너지 변환이 자주 일어난다

6. 속도와 거리

7. 속도가 빠를수록 거리는 짧아 보인다

8. 쌍둥이 패러독스
우주선과 지구, 어느 쪽의 시간이 늦어지고 있는가?

9. 특수 상대성 이론으로 쌍둥이 패러독스를 생각한다

10. 은하계 중심을 향한 여행 플랜

11. 특수상대성 이론

12. 일반상대성이론

본문내용

상대성 이론에서는 중력이 시공의 변형으로서 표시된다. 어느 날 컴퓨터가 별의 분포에 이상이 있음을 발견하였다. 중력 렌즈 효과의 해석에 따르면, 아마 그것은 우주 공간을 떠도는 블랙홀(black hole)이 원인인 것 같다.
블랙홀은 빛조차 탈출할 수 없는 천체이다. 만일 블랙홀 주변에 가스 등이 있다면, 그 존재를 검출할 수 있다. 그러나 단독으로 우주 공간을 떠돌고 있는 경우, 그 존재를 탐지하는 것은 매우 어려운 일로 여겨지고 있었다.
그런데 별빛이 블랙홀 주위에서 약간 구부러져 관측자에게 도달하는 중력 렌즈 효과는 현상을 사용하면, 단독의 블랙홀도 검출할 수 있다. 한결같이 흩어져 있는 별을 배경으로 바로 앞에 블랙홀이 있으면, 별의 분포가 블랙홀에서 바깥쪽으로 밀려 확대 것처럼 변형된다. 그래서 별의 위치를 0.1초각 정도의 정확도로 측정할 수 있다면 (현재의 기술), 수십 광년 앞의 블랙홀을 검출할 수 있는 것이다.
그런데 아인슈타인은 특수 상대성 이론에서, 시간과 공간이 관측자에 의하여 변화하는 것을 유도하고, 더욱이 시간과 공간을 시공(時空)으로 통일해 버렸다. 시간과 공간은 반드시 절대적인 것은 아니었다. 그러나 특수 상대성 이론에서는 중력은 다루어지지 않았다. 뉴턴의 운동 법칙은 특수 상대성 이론의 테두리 안에 들어갔지만, 만유인력의 법칙은 특수 상대성 이론에서는 다루어지지 않았다.
시간과 공간을 시공으로 통일한 아인슈타인은 다음 단계로서, 시공을 장소에 따라 변화시킴으로써 만유인력의 법칙을 도입하여 시공과 중력의 이론을 이끌어 냈다. 그것이 바로 ‘일반 상대성 이론’이다. 일반 상대성 이론에서 시공은 더욱 탄력성을 가지고, 질량과 상호 작용을 하여 변형하는 것으로서 다뤄지고 있다. 즉 물질의 존재가 시공을 변형시키고, 시공의 변형이 물질에 힘(중력 작용)을 미치는 것이다. 드디어 시공과 물질이, 구부러진 시공의 기하학인 일반 상대성 이론에서 통일된 것이다.
1. 중력과 가속도는 같은 것이었다-등가원리
아인슈타인이 일반 상대성 이론을 만들어 내는 기초로 삼은 원리 가운데 하나가 ‘등가 원리(等價 原理)’이다. 지상에서 정지한 엘리베이터 안에서는 지구의 중력에 의한 ‘무게’를 느낀다.

참고자료

· 없음