<div><br></div> <div><br></div> <div> 그 동안 많은 분들이 인터스텔라에 등장하는 상대성 이론에 대해 </div> <div> 정확하고 좋은 이론들을 소개해 주셨습니다. </div> <div><br></div> <div> 저는, 나름 오류 투성이이겠지만, </div> <div> 그래도 초등학생들도 이해할 수 있는 사고 실험으로 인터스텔라에 등장하는 상대성 이론을 설명해 볼까 합니다. ㅎㅎ;</div> <div><br></div> <div> 잘 알지도 못하면서 괜한짓 하는 거 아닐까 하지만, </div> <div> 이 정도만 이해해도 그래도 헷갈리지는 않지 않을까 해서 써 봅니다.</div> <div><br></div> <div> 사고 실험 중간에 등장하는 각종 패러독스도 과감히 다 삭제 합니다;;;</div> <div><br></div> <div><br></div> <div> <b><u>1. 시간이 절대적인 게 아니라, 빛의 속도가 절대적이다.</u></b></div> <div> </div> <div>  우리는 최근까지 시간과 공간이 절대적이라고 믿고, 불변하는 것으로 두고 세상을 이해 했습니다.</div> <div>  사물이 움직이는 법칙들을 이런 불변의 시간과 공간을 가정하고 싸그리 정리한 사람이 뉴튼 입니다.</div> <div><br></div> <div>  그래서 뉴튼 역학이 세상의 진리로 생각되고 있었죠.</div> <div><br></div> <div>  그런데,</div> <div>  아인슈타인이 등장할 무렵의 시기에...</div> <div>  황당한 발견이 이루어집니다.</div> <div><br></div> <div>   - <b>빛의 속도가 어디서 어떻게 측정을 해도 항상 동일하게 초속 30만 킬로 미터 였던 것입니다.</b></div> <div> </div> <div>  이게 너무나 황당했던 게...</div> <div>  멀어져 가는 별이나, 다가오는 별에서 나오는 빛은 속도가 달라지는 게 당연하다고 생각했기 때문입니다.</div> <div><br></div> <div><br></div> <div>  뉴튼 역학의 시대에서는.</div> <div>  </div> <div>  시속 60킬로로 달리는 열차 안에서 어떤 아이가 시속 30킬로로 열차가 가는 방향으로 공을 던진다면,</div> <div>  그 공의 속도는 열차 안에서 볼 때는 시속 30 km 이지만,</div> <div>  열차를 타고 있지 않은 밖에서 볼 때는 60+30= 90km 의 속도가 되는 것이 당연하잖아요?</div> <div><br></div> <div>  그런데, 이놈의 빛의 속도가</div> <div>  초속 10만 킬로로 달려오는 별에서 나오는 빛이나, 초속 10만 킬로로 멀어지는 별에서 나오는 빛이 </div> <div>  다 똑같이 시속 30만 km 였던 것입니다!!!!</div> <div><br></div> <div>  기존의 체계에서는 시속 10만 킬로로 달려오는 별에서 나오는 빛은 </div> <div>  빛의 속도 30만 km 에 별의 속도 10만 km 를 더해서 초속 40만 km 로 측정되어야 당연할 터인데...</div> <div><br></div> <div>  빛의 속도를 아무리 측정해도... </div> <div>  빛의 속도가 초속 30만 km 니까... 그 당시의 기술로 뭔가 측정을 잘못 했겠지.. 하면서 </div> <div>  아무리 최신 기법을 사용하며 측정을 해도...</div> <div>  빛의 속도는 무슨 짓을 해도 초속 30만 km 였던 것입니다.!!!!</div> <div><br></div> <div><br></div> <div>  빛의 속도 30만 km...</div> <div>  이것은 우리가 살아가는 이 우주에 있어서 마치 "상수" 같은.. 변하지 않는 측정값이라는 걸 인정해야 합니다.</div> <div><br></div> <div><br></div> <div> <b><u>2. 아인슈타인의 등장 = 특수 상대성 이론 = 절대적인 것은 시간이 아니라 빛의 속도이다. 빛의 속도를 중심으로 세계의 기준이 바뀌다.</u></b></div> <div>  </div> <div>  그때 까지 우리 인류의 인식 속에서는 시간, 공간은. 불변이지요.</div> <div>  그런데, 빛의 속도도 초속 30만 km 로 불변으로 두려니까...</div> <div>  문제가 발생합니다.</div> <div>  두 "진리" 가 서로 모순을 일으키며 충돌 해 버립니다.</div> <div><br></div> <div>  위에 말씀 드린 것 처럼, 빛에 대해서는 뉴튼의 물리 법칙이 통하지 않는것이지요.</div> <div>  허 참... 돌겠습니다.</div> <div>  빛은 예외다~ 라고 만들려고 해도... 무슨 물리 법칙이, 사회 과학 법칙도 아니고 예외가 생길 수가 없죠.</div> <div><br></div> <div>  이 때,</div> <div>  아인슈타인이 등장합니다.</div> <div><br></div> <div>  빛의 속도가 초속 30만 km 로 불변이라면.</div> <div>  절대 바뀌지 않는 세상의 기준을 빛의 속도로 두고, </div> <div>  그때 까지 믿어왔던 세상의 기준인 시간과 공간을... 바뀔 수 있는 것으로 바꾸어 봅니다.</div> <div><br></div> <div>  즉, 인류가 생각해 왔던 그 어떤 세계관의 "축" 을 시간,공간에서... 빛의 속도 로 바꾸어 생각해 보는 것이지요.</div> <div>  </div> <div>  이게 마치 콜롬부스의 달걀처럼, 누구나 이런 과감함을 생각해 낼 수 없는 것이지요.</div> <div>  인류의 고정관념을 깨고, </div> <div>   시간과 공간을 절대적으로 놓고, 빛을 예외 처리 하려던 생각을 바꾸어서</div> <div>   빛을 절대적인 것으로 고정처리 하고, 시간과 공간을 가변하는 것으로 두고, 생각해 보는 것... </div> <div><br></div> <div><br></div> <div>  그래서, 아인슈타인이 말하길,</div> <div>  만약 여러 우주가 있다면, 각각의 우주에서 온 우주인들이 만난다면 이렇게 소개할 것이라 합니다.</div> <div>   "저는 빛의 속도가 초속 30만 km 인 우주에서 왔습니다."</div> <div>   "저는 빛의 속도고 초속 15만 km 인 우주에서 왔습니다."</div> <div>   </div> <div>   우주의 가장 중요한 정해진 상수가 빛의 속도라는 것이지요.</div> <div><br></div> <div><br></div> <div> <b><u>3. 속도가 빠르면 시간이 느리게 간다.</u></b></div> <div><br></div> <div>   그럼, </div> <div>   빛의 속도를 30만 km 미터로 두고, </div> <div>   우리가 불변이라 믿어왔던 시간과 공간을.. 바뀔 수 있는 것으로 두고 생각을 해 봅시다...</div> <div><br></div> <div>   머리를 텅텅 비우고 기본적인 것 부터 검증을 해 나가도록 해 봅니다. </div> <div>   정해진 것은 빛의 속도 하나 뿐.</div> <div>   </div> <div>   그럼, 시간을 정해야 하잖아요.</div> <div>   시간이 뭘까요?</div> <div><br></div> <div>   정해진 것이 빛의 속도 밖에 없으니... 시간을 정의해야 겠습니다.</div> <div><br></div> <div><span style="font-size:9pt;line-height:1.5;">   우리는 아무것도 없는 우주 공간의 우주선에 있다고 가정합시다.</span></div> <div><br></div> <div> <div style="text-align:left;">        <img src="http://thimg.todayhumor.co.kr/upfile/201412/1419593303OTZ3MSNZlUU.jpg" width="167" height="91" alt="timedef.jpg" style="border:none;"></div></div> <div><br></div> <div>   정해진 것은 빛의 속도밖에 없으니.</div> <div>   위의 그림 처럼, 우주선 한 쪽 벽에 빛 발생 장치를 설치하고, 반대쪽 벽에 거울을 설치 합시다.</div> <div>   빛이 빛 발생장치에서 출발하여 거울을 한 번 부딪히고 빛 발생장치로 돌아오는데 걸리는 시간을 1초 라고 정의 합시다.</div> <div><br></div> <div>   이제 시간을 정했습니다.</div> <div>   절대적인 빛의 속도 초속 30만 km 로 우주선 벽을 한 번 갔다 오는 시간이 1초 입니다.</div> <div>      </div> <div><br></div> <div>   그런데, 문제가 발생합니다.</div> <div><br></div> <div>   우리 우주선 옆에 ... 똑같은 우주선을 탄 친구가 엄청나게 빠른 속도. 예를 들어 빛의 50%의 속도로 지나치고 있습니다.</div> <div><br></div> <div><span style="font-size:9pt;line-height:1.5;"><br></span></div> <div><span style="font-size:9pt;line-height:1.5;">   우리 우주선 B 에서는 </span></div> <div>   초속 30만 km 라는 빛의 속도로 빛이 우주선 벽을 왕복하는 시간이 1초 입니다.</div> <div><br></div> <div>   그리고 빛의 속도의 50%로 지나치고 있는 친구 A 의 우주선 에서도. </div> <div>   똑같이 빛이 우주선 벽을 한 번 치고 오는 것이 1초 입니다.</div> <div><br></div> <div>   당연히 우리 우주선 B 에서의 1초는 우리 우주선 안에서 보면 1초 입니다.</div> <div><br></div> <div>   그리고, 친구 우주선 A 에서 보는 1초도, 친구 우주선 안에서 보면 빛이 벽을 치고 오는 시간이니 1초 입니다.</div> <div><br></div> <div>   그런데, 우리 우주선 B 에서 A 우주선을 보니... 이런... 그 친구의 1초는 엄청 느립니다.</div> <div>   </div> <div><span style="font-size:9pt;line-height:1.5;">   </span><div style="text-align:left;"><img src="http://thimg.todayhumor.co.kr/upfile/201412/14195940492tuXjuEIYIoxoa.jpg" width="677" height="291" alt="time (1).jpg" style="border:none;"></div></div> <div> <div style="text-align:left;"><br></div></div> <div><br></div> <div><br></div> <div>   우리 우주선 B 에서 빛이 벽을 치고 돌아오는 시간 1초...</div> <div>   즉, 빛은 우주선 벽의 거리 x (라고 합시다) ... 이 거리 x 만큼을 초속 30만 km 로 왕복하는 것이 1초 입니다.</div> <div><br></div> <div>   그런데, 우리 우주선 B 에서  A 우주선의 빛을 보니.</div> <div>   위 처럼 보이는 것입니다.</div> <div><br></div> <div>   피타고라스의 정리에 의해, 위의 그림처럼 우주선 A 에서의 빛은 더 먼 거리를 이동하고 있습니다.</div> <div><br></div> <div>   우리의 빛이 우주선을 왕복하는 동안,</div> <div>   친구 우주선의 빛은 친구의 우주선을 왕복하지 못합니다.</div> <div><br></div> <div>   빛의 속도는 나나, 친구나 동일한데,</div> <div>   친구 우주선의 빛은 더 먼거리를 이동해야 한 번 왔다 갈 수 있으니까, 시간이 느리게 가는 것 처럼 보입니다.</div> <div><br></div> <div>   우리 우주선 B 에서의 빛이 왔다 간 거리를, 우주선 A 에 똑같이 파란색으로 복-붙 해 봤습니다. </div> <div>   </div> <div>   우리 우주선 B 에서의 1 초 동안.... 우주선 A 에서는 1초의 반도 못 갔군요!!!!</div> <div><br></div> <div>   </div> <div>   절대적인 것은 시간이 아니라 빛의 속도 라고 했습니다.</div> <div><br></div> <div>   우주선 B 에서는 1초가... 우주선 A 에서는 1초가 채 되지 못했습니다.</div> <div>   그러나, 우주선 A 에 타고 있는 입장에서 보면, 우주선 A 에서의 1초가 1초입니다.   </div> <div><br></div> <div>   <b>즉, 빨리 달리고 있는 우주선 A 에서는 시간이 느리게 가고 있습니다.</b></div> <div><br></div> <div>   </div> <div>   사족 : 제대로 상대성 이론을 이해하려면, 다른 분들이 쓰신 글들 보시구요. </div> <div>         이 사고실험도 쌍동이 패러독스인가 해서... 골치 아픈 일이 있지만... 제대로 보시려면 복잡하구요.</div> <div>        일단, 개념적으로 상대성 이론, 속도가 빠르면 시간이 느리게 간다 라는 기본 사고 실험은 이게 제일 좋은 것 같습니다.</div> <div>        이 글을 보시며, 화가 나시는 많은 과학도 분들께는 다시 한 번 사과의 말씀을 드립니다 ㅎㅎ;</div> <div><br></div> <div><br></div> <div><br></div> <div> <b><u>4. 중력 = 힘... 중력의 본질은 힘?</u></b></div> <div><br></div> <div>   이야기를 바꿔서...</div> <div><br></div> <div>   중력이 뭔지 한 번 생각해 봅니다.</div> <div><span style="font-size:9pt;line-height:1.5;">   </span></div> <div><span style="font-size:9pt;line-height:1.5;">   우리가 밖이 보이지 않는 닫혀 있는 엘레베이터를 타고 우주 공간에 있다고 가정합니다.</span></div> <div><span style="font-size:9pt;line-height:1.5;">   우리는 중력을 느끼며, 엘레베이터 바닥에 서 있다고 가정합니다.</span></div> <div><span style="font-size:9pt;line-height:1.5;"><br></span></div> <div><span style="font-size:9pt;line-height:1.5;">   중력을 느끼고 있기 때문에, 우리는 이 엘레베이터는 어떤 별 위에 있다고 생각할 수 있을 것입니다.</span></div> <div><span style="font-size:9pt;line-height:1.5;"><br></span></div> <div><span style="font-size:9pt;line-height:1.5;">   그런데,</span></div> <div><span style="font-size:9pt;line-height:1.5;">   사실은... 실제로 어떤 별 위에 있을 수도 있고.</span></div> <div><span style="font-size:9pt;line-height:1.5;"><br></span></div> <div><span style="font-size:9pt;line-height:1.5;">   아니면,</span></div> <div><span style="font-size:9pt;line-height:1.5;">   무중력 공간에서... 어떤 우주선이 우리 엘레베이터를 한 쪽으로 열심히 끌어가고 있어서...</span></div> <div><span style="font-size:9pt;line-height:1.5;">   관성의 법칙때문에, 중력을 느끼고 있는 것일 수도 있습니다.</span></div> <div><span style="font-size:9pt;line-height:1.5;"><br></span></div> <div><span style="font-size:9pt;line-height:1.5;"> </span><div style="text-align:left;"><img src="http://thimg.todayhumor.co.kr/upfile/201412/1419594650rOZZX8Pm2V.jpg" width="478" height="283" alt="gravity (1).jpg" style="border:none;"></div><br></div> <div><span style="font-size:9pt;line-height:1.5;"><br></span></div> <div><span style="font-size:9pt;line-height:1.5;">    우리가 별 위에 서 있는 것 때문에 중력을 느끼는 것인지...</span></div> <div><span style="font-size:9pt;line-height:1.5;"><br></span></div> <div><span style="font-size:9pt;line-height:1.5;">    아니면, 누군가가 엘레베이터를 쭉~ 끌어당겨서 바닥에 붙어 있는 건인지...</span></div> <div><span style="font-size:9pt;line-height:1.5;">   누가 어떻게 말해 줄 수 있을까요?</span></div> <div><span style="font-size:9pt;line-height:1.5;"><br></span></div> <div><span style="font-size:9pt;line-height:1.5;">   우리는 엘레베이터 밖을 볼 수 없기 때문에, 어떤 대답도 할 수 없습니다.</span></div> <div><br></div> <div>   </div> <div>   중력의 본질은 "힘", "가속도" 아닐까요?</div> <div>   </div> <div>   정해진 것이 지금 빛의 속도 밖에 없으니...</div> <div>   중력도 알지 못하는 어떤 불가사의한 힘 이라고 뉴튼이 정의 했던 것도 깨 부숴 보죠...</div> <div>   시간과 공간도 깨 부쉈는데, 중력도 못 깨부수겠습니까.</div> <div><br></div> <div>   중력 과 힘, 가속도가 같은 말이겠군요!!!!</div> <div><br></div> <div><br></div> <div>   인터스텔라에도 보시면...</div> <div>   우주선이 똥그랗게 생겨 가지고... 뱅뱅 돌리니, 사람들이 바닥에 설 수 있었지요...</div> <div>   원심력 떄문에, 사람들이 밖으로 밀려나가는 힘때문에 서 있을 수 있는 것인데...</div> <div>   이게 중력과 다를 게 없잖아요.</div> <div><br></div> <div>   인터스텔라의 마지막 우주 정거장에 야구 장면 기억 나시죠?</div> <div>   거기서도 그 동그란 모양의 우주선이 뱅뱅 돌면서 원심력으로 중력을 만들고 있고,</div> <div>  </div> <div>   예전에 멧 데이먼이 출연한 영화 "엘리시움" 에서도,</div> <div>   원통형 우주 정거장에서 사는 사람들이 뱅뱅 돌면서 중력 발생 시키고 있었고,</div> <div>   </div> <div>   브루스윌리스 주연 "아마겟돈" 에서도 러시아 정거장에 들러서도...</div> <div>   정거장이 뱅뱅 돌면서 우주선에 중력을 발생 시키자 러시아 우주인이 " Oh, yeah...  feel gravity! " 라는 장면이 있죠.</div> <div><br></div> <div>   암튼... </div> <div>   중력이랑 힘이랑은 본질이 같다라고 보시면 되곘습니다.</div> <div><br></div> <div><br></div> <div><br></div> <div> <b><u>5. 중력이 센 곳에서는 시간이 느리게 간다.</u></b></div> <div><br></div> <div>   인터스텔라를 초등학생도 이해할 수 있도록 설명하기 위해.</div> <div>   희대의 궤변을 하는 마지막 단락 입니다. ㅋ;;;; (ㅈㅅ)</div> <div><br></div> <div>   </div> <div>   아무것도 없는 우주의 우주선에서</div> <div>   중력을 느끼려면, 원심력을 이용해야 한다고 말씀 드렸구요...</div> <div><br></div> <div>   그럼...</div> <div>    아래의 그림을 보겠습니다.</div> <div><br></div> <div> <div style="text-align:left;"> <img src="http://thimg.todayhumor.co.kr/upfile/201412/1419595817unuCMrNhdiVri.jpg" width="413" height="437" alt="gravitytime.jpg" style="border:none;"></div><br></div> <div> </div> <div>  자... 주위에서 뱅뱅 돌고 있는 우주선...</div> <div>  원심력에 의해 중력을 느낄 수 있을 겁니다.   </div> <div><br></div> <div>  중력이란, 힘이랑 같으니까요...</div> <div><br></div> <div><br></div> <div>  자, 드디어 궤변을 완성할 마지막 단락에 도착했습니다.</div> <div><br></div> <div>  위 우주선에서 "중력" 을 느끼려면, "원심력" 을 이용해야 합니다.</div> <div>  "원심력" 을 나오게 하려면, 밖을 도는 우주선이 "속도" 를 내야 합니다.</div> <div><br></div> <div>  처음에 말씀 드린 것과 합쳐 보겠습니다.</div> <div><br></div> <div>  "속도가 빠른 곳에서는 시간이 느리게 간다." 와 합쳐 보면...</div> <div><br></div> <div>  <b><u>중력이 있는 곳에서는 시간이 느리게 갑니다.</u></b></div> <div>  </div> <div><br></div> <div> 꺄....</div> <div><br></div> <div>   결론에 도달했습니다....</div> <div><br></div> <div>   즉, 블랙홀의 중력권에 있는 별에서는 ... 시간이 느리게 갑니다....</div> <div><br></div> <div><br></div> <div> </div> <div> 물리학도들께는 죄송합니다. T_T;;;</div> <div> 그래도, 사고실험만으로 상대성 이론을 설명한 것으로... 초등학생들도 이해할 수 있도록 설명해 본 가상한 노력을 어여삐 여겨...</div> <div> 오류 지적이나, 의견은 댓글로 써 주시더라도.... 반대 만큼은 T_T;;;  상처가 될까봐...</div> <div><br></div> <div>  헤.. 추천 구걸.</div> <div><br></div> <div><br></div>