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.
-
모교 방문 on 3
9평 신청 완료.
-
식을 보면 어떤 방향으로 가야할지 딱 보이는 사람들 보면 너무 신기하던데 단순한...
-
잇올!!!! 0
개같이 실패
-
잇올 클리어 10
와바바바바바바바바바바바바바박
-
다 적고 제출하니깐 대충 확정 뭐시기는 13시 이후라는 팝업떴는데 이거 신청...
-
러셀처럼 바로 마감될 줄 알고 10시 땡치자마자 했는데 좌석 9개 남았는데 신청됐네...
-
아.. 망했다.. 14
-
[단독] “방송사고로 수능영어 독해부터 풀어”… 법원 “국가 책임은 없다” 17
대학수학능력시험 영어 시간에 발생한 방송사고로 듣기 평가에 혼선을 겪은 수험생들이...
-
현역의 고충은 생각보다 세군
-
대구에 이감오프 택배로 살 수있는 곳 아시는 분?? 3
제곧내. 제발용,,ㅠㅠㅠ 지방러라 슬퍼요..
-
“할머니 성추행범으로 몰아”…동탄경찰서, 또 강압 수사 의혹 3
[이데일리 강소영 기자] 성범죄자로 몰렸던 20대 남성이 결국 무혐의 처분을 받은...
-
다른 과목은 아직 총평조차 안올라옴 여기는 시장파이가 작아서 이런 외침조차 밖에선...
-
나 때는 그런것도 없었는데... 요즘 것들은... 떼잉...
-
???
-
회사 망해가는데 스윗 ㅇㅈㄹ ㅋㅋㅋ
-
재수때 실패하고 지잡와버려서 반수하고있는데 갑자기 반수고뭐고 현타...
-
이렇게 기하에 진심이셨던 분이 기하를 버리시다니
-
지금까지 대학공부랑 수학만 하다가 다음주부터 국어 공부하려고 하는데 그냥 실모만...
-
원래는 여러 명을 좋아했지만 다 탈릅해 버렸는걸요
-
파일 다운만 가능한가요
-
"손가락 때문에 계약 취소"…르노코리아 영업사원들 '눈물' 4
르노코리아의 신차 홍보 영상에 '남성 혐오' 제스처가 담겼다는 주장이 제기돼 논란이...
-
해설강의 있는 강사 교재말고 마더텅을 사는 이유 무엇?
-
표 문제 하나 푸는데 2분~5분 걸리는데 정상임요? ㅈㄴ 어려우면 7분도 감
-
??
-
여타 중앙대, 경희대, 건국대, 동국대 등 여러 타 대학들을 공격하며 운영중인...
-
기하 새로 시작하려는데, 반수로 지금하면 늦나?
-
문해력=어휘력 8할 국어는 문해력 문해력이 몬데 10덕아 - 오르비...
-
관리형 독서실 3
관리형 독서실 한 달에 40만원 넘게 들어서요 교시제랑 휴대폰 관리 말고는 일반...
-
Ladies and Gentlemen, My name is Ryan from...
-
2025는 안나오는건가요?
-
카페인 땜에 6
두통 오는 경우도 있음?
-
적립 얼마나 함?
-
편의점 택배 보내는데 무게가 자꾸 -떠서 아르바이트생 부르니깐 왜 아르바이트생이 할...
-
오지훈 기출분석 1
해설강의 모든문제 다 들을필요없지? 강의 듣는데 시간너무 잡아먹음
-
저랑 이 글 보신 분글 모두 6모 등급 예상대로 나오길
-
사유: 책배송 지연... 아니 내 수특..
-
오늘 아침 7시까지 보내준다며...
-
은근 허언증도 있나 오르비 보면 개나소나 1등급이네 ㅈㄴ 멋있네
-
푼 문제도 다 맞고 찍은 문제도 다 맞길‼️
-
마지막 문장에서 5~10년 전에 벌채되었다고 추정할 수 있다는 게 의문이여서요 .....
-
나의 꿈을 이루는것보다 더 귀한 분
-
유기했던 킬캠 4회 오답부터 해야지
-
기말 D-Day 4
-
이어폰 놓고왔다 4
내인생 아날로그 공부 해야지..
-
아침부터 2
습하네 ㅜㅡㅜ
-
n제 추천 1
6모 공통서 12.15.22 툴렷는데 공통부분N제 어떤거 추천하시나요?
-
개인선호 고려안하고 3등급에서 시작한다 했을 때
-
얼버기 10
-
서울대 정문 개박살내기
"광학적 음속폭음" 오랜만에 봄