기타 [스압] 아인슈타인의 특수상대성 이론

[오오오오오오오오오오오오오오오뎅]

1.특수상대성이론 첫번째 이야기 :

특수상대성이론 등속운동시의 시간지연

우선 이해해야할 갈릴레이의 상대성원리 입니다.

'모든 운동은 상대적이며, 등속 운동을 하는 모든 관찰자에게는 같은 물리 법칙이 적용된다.'

"당신이 어떤 큰 배의 선실에 친구와 함께 있다고 가정해 봅시다. 선실에는 파리와 나비가 날아다니고, 금붕어가 들어 있는 어항도 있고, 병이 하나 매달려 있고 그 밑에 큰 그릇이 있는데, 병에서 물이 한 방울씩 떨어지고 있다고 합시다.

배가 멈춰 있을 때에 주의 깊게 살펴보면, 파리나 나비는 어느 방향이나 비슷한 속도로 날아다니고, 금붕어는 어항 속에서 한가롭게 헤엄칩니다. 병에서 떨어지는 물방울은 정확히 밑에 있는 그릇으로 떨어집니다. 친구한테 물건을 던진다고 할 때,

이쪽 방향으로 던지는 것과 그 반대 방향으로 던지는 것 사이에 차이를 둘 필요는 없습니다.

자, 이제 배가 일정한 속도로 곧바로 움직이고 있다고 해 봅시다. 주의 깊게 살펴본다면, 이 모든 것이 하나도 달라지지 않음을 알게 될 겁니다. 심지어 당신은 지금, 움직이고 있는 배 안에 있는지, 아니면 멈춰 있는 배 안에 있는지도 구별하기 힘들 겁니다."

이것이 상대성이론의 기초가되는 갈릴레이의 상대성원리입니다.

간단히 이야기하자면

사진속에서 기차는 등속운동하고 있습니다.

등속운동이란 항상 일정한 속도를 가지고 이동하는 상태를 말합니다.

저 그림속의 동수를 상상해봅시다.

동수가 기차에서 사과를 들고 공중으로 던진다면 사과는 손을 벗어나 다시 손으로 떨어지겠죠?

하지만 이 광경을 기차밖에 있는 움직이지 않는 정수가 봤을때에는 사과는 포물선을 이루며 올라갔다가 내려올 것입니다.

그리고 사과를 탁자에 내려놓았을때도 정수는 사과가 움직인다고 말하고

동수는 사과가 정지해있다고 말합니다.

이것이 갈릴레이의 상대성원리 입니다.

이 상대성원리를 이야기하는 이유가 무엇이냐면

바로 빛의 불변성을 이야기드리고자 함입니다.

이 상황에서 배는 3m/s로 나아가고있고 배안에 서있는 갈리레이가 배가 진행하는 방향으로 1m/s 로 이동하고 있습니다.

그렇다면 배가아닌 육지에서 정지한 사람이 보았을때의 갈릴레이의 속도는 어떻게될까요?

바로 상대성원리에 의하여 4m/s 가 됩니다.

자신이 차안에 타고있다고 상상해봅시다.

시속 80km의 속도로 이동하고있는 차안에있습니다.

그리고 같은속도로 야구공을 같은 진행방향으로 시속 80km의 속도로 던져본다고 가정해봅시다.

그렇다면 차안에있는 나는 야구공이 어떻게 보일까요?

정지한것처럼 보이게 될겁니다.

(위움짤은 같은방향으로 움직인것이 아니라서 정지한 상태의 관측계에게 정지한모습으로 보입니다.

위에서 말씀드린 80km로 운동할때 옆에 80km의 야구공이 있는 상황은 차안에서 같은방향과 같은속도의 야구공을 상대로한 이야기입니다.)

여기서부터 아인슈타인이 호기심을 갖기 시작합니다.

빛에도 속도가 있다. 빛과 같은 속도로 달린다면 빛은 과연 어떻게 보일것인가

정지한것처럼 보일것인가?

이와 비슷한 실험을 한 예가 있습니다.

마이컬슨과 몰리의 실험입니다.

실험의 목적은 빛이 매질을 통하여 이동한다 라는 실험이었습니다.

당시 빛은 우주공간에 가득차있는 '에테르'라는 물질을 매질로 하여 이동한다고 생각했습니다.

하지만 이 실험의 결과는 전혀 새로운 이론을 만드는 기초가 되었죠.

실험의 내용은 이렇습니다.

'지구는 태양을 공전하고 있으니 공전진행방향과 진행 역방향에서 오는 두 빛의 속도는 서로 다를것이다.'

지구는 태양의 주위를 공전하고 있습니다.

그것도 시속 10만8천km 라는 어마어마한 속도로 말이죠

그렇다면 실험의 내용에서 말했듯이 공전하고 있는 방향 즉 정면과

공전의 역방향 즉 후면에서 오는 두 빛의 속도는 서로 달라야 했습니다.

그속도의 차이를 알고자 했던 실험이었으나 노벨상 역사상 가장 유명한 실패 실험으로 알려집니다.

왜냐하면 두 빛의 속도가 정확히 일치했기 때문이죠.

공전방향의 정면과 후면에서 오는 두 빛의 속도가 모두 초속30만km 였던 겁니다.

이게 어떻게 된일일까요?

결국 결론은 빛은 관측자와 상관없이 항상 일정한 속도로 움직인다는 '광속불변의 법칙'을 낳습니다.

즉, 내가 어떤 속도로 움직이고 있든지 간에 빛은 항상 초속 30만km로 이동한다는 이야기죠

이 법칙을 토대로 아인슈타인의 특수상대성이론이 만들어졌습니다.

빛은 내가 빛의속도로 달리고있어도 나에게서 빛의속도로 달아난다.

그렇다면 갈릴레이의 상대성원리는 파괴되고 갈릴레이가 말한 등속운동을 하는 물체는 같은 물리법칙이 적용된다는 사실이 틀리게된다.

하지만 빛을 제외한 다른 물체들은 갈릴레이의 상대성원리를 따르고있죠.

빛만이 유일하게 상대성원리에서 벗어난 물리법칙을 이루고 있습니다.

거기서 아인슈타인이 생각해낸것이 등속운동을 할시에 시간이 지연된다는 것입니다.

위 영상 6분부터 보시면 됩니다.

이것은 사건의 동시성을 파괴하고자 보여드리는 영상입니다.

저 기차안의 상황에서 기차밖의 사람은 뒤의 장치가 먼저 빛이나고

앞의 장치가 나중에 빛이났다고 말할겁니다.

기차안의 사람은 동시에 빛이 났다고 말할거구요

과연 여기서 누구의 말이 옳을까요?

결론은 둘다의 말이 맞습니다.

빛은 항상 어떤 이동상태이든 관측자에게는 초속 30만km 입니다.

기차안의 사람이 장치를 떠나 이동하는 빛은 기차가 이동하고 있든 안하고있든 상관없이

30만키로미터이므로 동시에 반짝이고

기차밖의 사람역시 기차가 이동한다고해서 갈릴레이의 상대속도와는 상관없이

빛이 초속 30만키로미터로 이동하고

기차가 이동했기 때문에 뒤의 장치가 먼저 반짝이는 겁니다.

그렇다면 등속운동을 하고있는 물체에서의 시간은 어떻게 흘러가는걸까요?

등속운동을 하는 물체는 상대적으로 정지하고있는 물체보다 시간이 느리게 흘러갑니다.

이말을 쉽게 말하자면 기차안에서 이동하고 있는 나는 기차밖의 사람보다 시간이 느리게 흘러간다는 것이죠

어떻게 사건의 동시성이 파괴된후에 바로 시간의 지연을 생각해낼수 있을까요?

다시한번 위의 영상 9분부터 보시면 됩니다.

(단 위영상은 이해를 쉽게하기위해 저런 단위로 설명을 했을 뿐이지, 실제로 저정도의 시간지연 현상이 일어나려면 정말 어마어마한 속도로 움직여야 합니다.)

이것으로 등속운동을 한다면 시간지연이 일어나는 '특수상대성이론'에 대하여 말씀드렸습니다.

하지만 등속운동을 할시에 일어나는 현상은 시간지연만이 아닙니다.

길이의 수축(예를들어 내가 앞으로가야할 거리가 수축되는) 또 질량의 증가 등이 있습니다.

하지만 이 두가지 모두를 설명해드리면 너무 길어지니 오늘은 여기서 줄이겠습니다.

혹시 반응이 좋으면 길이수축,질량증가 더나아가 유명한 상대성이론공식인 E=mc² 그리고 일반상대성이론 까지 글올려보겠습니다.

아그리고 bgm을 같이 넣어보려했는데 방법을 몰라서 못했네요

bgm올리는 방법좀 알려주실분..

2.특수상대성이론 두번째이야기 등속운동의 길이수축

오늘은 저번에 이야기하던 특수상대성이론의 길이수축에 대해서 이야기하고자 합니다.

그전에 저번에 이야기해드렸던 특수상대성이론에서의 시간지연에 대해서 부가설명을 하고 넘어가겠습니다.

보통 시간지연을 설명함에있어서 가장 대표적으로 쓰이는 예가 바로 우주선 실험입니다.

위의 영상 9분부터 보시면 됩니다.

하지만 제 개인적인 생각으로는 조금만 상황을 꼬아도 이상황에서 시간지연을 설명하기가 매우 까다롭습니다.

빛을 쏘는 방향을 바꾼다던지만 하더라도 시간의지연이아니라 시간이 빨리 흘러가는것처럼 생각할 수 있거든요

저도 정확하게 이해하지는 못하지만 더 쉬운 예가 있습니다.

바로 뮤온이라는 입자입니다.

오늘의 길이수축에 가장 중요한 내용입니다.

우리 지구는 대기권을 가지고 있습니다. 그리고 우주에서 지구로 우주선(宇宙線)이라는것이 들어오죠

여기서 우주선은 비행물체가아닌 전자기파 입니다. 즉 빛과 같은것이죠 선은 적외선 자외선 할때의 선입니다.

우주선이 지구의 대기권과 만났을때 대기권 지상 60km지점에서 대기중의 공기분자와 부딪히며 '뮤온' 이라는 입자가 발생합니다.

뮤온의 속도는 빛의 속도에 거의 근접할정도로 빠릅니다.

뮤온의 수명은 100만분의2초입니다. 그후엔 없어지고 말죠

이러한 뮤온이 빛의속도에 근접한속도로 달리더라도 고작 0.6km를 갈수 있습니다.(30만km x 2/100만)

하지만 이상한 현상이 발생합니다.

이런 뮤온이라는 입자를 지표면에서도 관측할 수 있다는 것이죠.

뮤온이 생성되는지점은 상공 60km부근이고 뮤온의 수명과 속도를 따르면 고작 0.6km를 갈수있을뿐인데 어떻게 지상까지 도착할 수 있을까요?

정답은 시간지연이었습니다.

뮤온은 빛의속도에 근접한 속도로 아주 빠르게 이동하고 있고, 아인슈타인의 특수상대성이론에 의하면 등속운동하는 물체의 시간은 지연됩니다. 따라서 뮤온의 수명이 늘어난것이죠.

이후 뮤온은 시간지연을 증명해준 최초의 입자가 되었습니다.

하지만 첫번째 특수상대성이론이야기에서도 말씀드렸다시피 운동은 상대성을 가지고 있습니다.

내가 만약 등속운동을 하고 있다면, 정지해있는사람과 같은 물리법칙이 적용되고

만약 차안에서 등속운동을 하고 있다면 창밖으로 나를 제외한 모든것들이 뒤로 지나가는것을 느끼실수 있을겁니다.

뮤온이라는 입자위에 올라탔다고 생각해 봅시다.

뮤온에 올라탄사람은 뮤온이 정지해있는것처럼 보일겁니다. 속도는 상대적이기 때문입니다.

그렇다면 뮤온의 수명은 여전히 100만분의2초입니다.

그렇다면 지상까지 뮤온이 도착할 수 없죠

하지만 지상에서는 뮤온이 관측됩니다. 이건 어떻게 된 일일까요?

지상에있는 사람에게는 뮤온의 수명이 늘어나 지상까지 도착하지만 뮤온에 올라탄 사람은 지상에 도착하지못하고 사라집니다.

이건 말도 안되는 이야기겠죠?

이 부분을 가능하게 만드는것이 딱 한가지 있습니다.

바로 길이수축이지요

뮤온이 가야할거리 즉, 60키로미터가 0.6키로미터가 된다면 가능하죠

말도 안되는 이야기같지만 지금까지 입증된 사실입니다.

뮤온은 여전히 지상까지 도달하고있고, 뮤온의 수명은 100만분의 2초입니다.

이 현상을 설명하기 위해서는 아인슈타인의 특수상대성이론중 길이수축 이외에는 설명할 방법이 없지요

뮤온입자에 타고있는 사람은 본인은 정지한것같지만 다른 모든 사물들이 자신의 진행방향 반대로 움직이고 잇다고 생각할겁니다.

물론 광속에 가까운 속도로 말이죠.

또한 뮤온에 올라타있는 사람또한 길이가 수축됩니다.

이렇게 상대적으로 보이게 됩니다. 사실 아인슈타인의 상대성이론이 '상대성'이라는 말이 붙은것또한 모든것이 상대적이라는것을 말하고 있기 때문입니다.

이 우주에 절대정지상태란 있을수 없죠.

'이런 중요한 사실들이 있다면 일상생활에도 많은 영향을 끼치겠네요?

달리는 자동차는 길이가 줄어들고 비행기를 타고있는 사람들의 손목시계는 내 손목시계보다 느리게가구요?'

라고 질문하실수도 있습니다.

하지만 이런것들이 일상생활에 중요하게 영향을 끼치지는 않습니다.

길이수축으로 예를 들어보겠습니다.

0.1 c = 0.99499
0.5 c = 0.86603
0.9 c = 0.43589
0.99 c = 0.14107
0.999 c = 0.04471
0.9999 c = 0.01414
0.99999 c = 0.00447
0.999999 c = 0.00141
0.9999999 c = 0.00045
0.99999999 c = 0.00014

앞의 숫자는 속도

c는 빛의속도

뒤의 결과값은 길이가 수축하는 양입니다.

여기서 볼수있듯이 0.1c는 빛의 10분의1에 해당하는 속도입니다. 보통의 비행기보다 10만배 빠른 속도임에도 불구하고 길이가 수축하는 양은 0.5퍼센트 정도입니다. 빛의 속도에 가까우면 가까워질수록 길이가 수축하는 양은 늘어나지만

그건 빛의속도에 정말 근사했을때 이야기입니다.

이렇게 빠르게 느껴지는 시속300km의 차에서도 길이수축은 일어납니다.

다만 특수상대성이론에 의하면 100조분의1만큼 작아지지요

만약 길이가 3m짜리 자동차라면 수축된 길이의 양은 원자핵1개크기정도입니다.

마찬가지로 시간지연또한 정말 극소량입니다.

저는 이런부분을 생각할때마다 인류가 우주속에서 얼마나 작은존재인지 깨닳음과동시에 아인슈타인이 얼마나 대단한 사람인지를 깨닫습니다..

이걸 읽으시는 분들은 이건 말도안되는 이야기라고 생각하실수 있습니다.

하지만 지금까지 시간지연에 대해서 이야기했듯이 지금 우리곁에 실제로 일어나고있는 일들입니다.

인공위성에게 특수상대성이론과 일반상대성이론의 공식을 대입하지않으면

우리는 gps를 사용할 수 없습니다.

너무나도 큰 오차가 발생하게 되거든요

아마 상대성이론이 이해하기 힘든 이유중에 하나가 직관성인것같습니다.

사람이 살면서 겪은 직관성을 모두 깨버려야 이해가 가능하기 때문이지요

이론자체도 어렵지만 더욱어려운건 내가가진 직관을 깨는것인것같습니다.

시간은 절대적이야! 공간또한 절대적인 것이야!

라고 생각하는 사람이 있다면 상대성이론은 이해하기가 힘들어집니다.

하지만 우주는 이런 이론을 토대로 지금 움직이고 있습니다.

아직까지 이론일뿐 법칙으로 완벽하게 증명된것은 아니지만 이 상대성이론을 뒤집을 방법또한 없지요.

하지만 우리과학기술로 발견한것은 아직 이정도 수준입니다.

빛은 불변한 속도를 지니고 있고 그 현상을 설명하려면 시간은 지연되고 길이는 수축한다.

아직 상대성이론은 '이론'인 상태입니다. 앞으로 인류중 그어떤 천재가 나타나 이 이론을 싹 뒤집을수도있죠

뉴턴의 만유인력의법칙을 아인슈타인의 일반상대성이론이 바꾼것처럼말이에요 (이 이야기는 후에 하겠습니다.)

오늘은 특수상대성이론의 길이수축에 대해서 이야기 해보았습니다.

다음번에는 특수상대성이론에서의 '질량증가'에 대해서 이야기해보겠습니다.

특수상대성의 결론은 등속이동하는 물체의 시간은 지연되고 길이는 수축하며 질량은 증가한다 이기때문입니다.

3. 특수상대성이론 세번째이야기 등속운동의 질량증가

이번 이야기는 특수상대성이론의 마지막 '질량증가' 입니다.

질량증가는 저도 굉장히 어려워하고 아직까지 이해가 깊게 된 부분이 아니기 때문에 가볍게 개념을 보신다는 기분으로 읽어주셨으면 합니다.

또한 이해가 깊지않다고 틀린사실을 알려드리진 않겠습니다.

뉴턴이 만든 유명한 공식이 있습니다.

F = ma

바로 힘과 가속도의 공식인데요

여기서 F는 힘 m은 질량 a는 가속도를 의미합니다.

어떤 m이라는 질량을 가진 물체를 a라는 가속도로 움직이기위해선 F라는 힘이 필요하다는 공식입니다.

가속되는 양은 힘과 비례하다는 내용입니다.

여기서 이전에 이야기했던 빛의속도를 이야기 해보겠습니다.

빛의 속도는 항상 일정하고 또한 어떤것도 빛의속도와 같거나 빠를수없습니다.

그 이유중 하나가 바로 질량증가입니다.

첫번째 시간지연의 글내용에서

 빛보다 빠를수없고 빛과같은속도로 달린다고하여도 빛은 나에게서 빛의속도로 멀어진다

는 이야기를 했습니다.

고로 빛보다 빠를수는 없지요

아무리 빨라도 초속 30만키로미터를 넘길수없다는 말입니다.

그렇다면 저 뉴턴의 공식을 대입해 상상해보겠습니다.

우리는 지금 빛의 속도와 근접하게 달리고 있습니다.

속도를 증가하기위해 우리는 달리는 우주선에 계속 에너지를 가하고 있습니다.

하지만 빛의속도에 근접하고 있을뿐 빛의속도와 같아지지 않고 있습니다.

우리는 처음출발할때부터 계속 같은양의 에너지를 우주선에 가하고 있는데 말이죠

그렇다면 그 에너지는 모두 어디로 갔을까요?

학창시절에 과학시간에 언뜻 배운 에너지보존의 법칙을 기억하시는 분들도 계실겁니다.

'에너지는 형태만 변화할뿐 사라지거나 없어지지 않는다.'

예를 들면 달리는 자동차가 운동에너지를 가지고 있지만 브레이크를 밟으면서 운동에너지는 사라지는것이 아니라 운동에너지가 브레이크의 마찰에의해 열에너지 등으로 변화하는것을 말합니다.

에너지는 형태를 변화할뿐 절대 사라지지않습니다.

F = ma 라는 공식에서 F는 일정하게 일하고 있습니다.

a라는 가속도도 처음에는 F만큼 늘어나고 있었죠.

그런데 어느순간 빛의속도에 근접할수록 F는 그대로지만 a라는 양이 변하지 않습니다.

그렇다면 F는 어디에 힘을가하고 있을까요?

남은건 질량 'm'밖에 없습니다.

그렇게 등속운동으로 움직이는 물체의 질량이 증가하는 것입니다.

여기서 질량증가에 대한 비율을 알아보겠습니다.

0.1 c = 1.005
0.5 c = 1.155
0.9 c = 2.294
0.99 c = 7.089
0.999 c = 22.366
0.9999 c = 70.712
0.99999 c = 223.607
0.999999 c = 707.107
0.9999999 c = 2236.068
0.99999999 c = 7071.068

여기서 c는 속도상수입니다. 빛의속도를 상수로 표현한 것입니다.

예를들어 빛의 10분의1의 속도가된다면 질량은 1.005배 증가한다는 이야기입니다.

이 속도는 지구공전속도의 1000배정도나 빠른 속도인데도 불구하고 늘어나는 질량증가는 미미합니다.

이속도보다 10만배나 느린 비행기의 질량증가는 거의 0에 가깝죠

하지만 표를 보시면 아시겠지만 속도가 빛의속도에 근접할수록 질량이 증가하는양이 어마어마해지기 시작합니다.

그표를 그래프로 나타내보면

속도가 증가할수록 질량이 무한대에 가까워집니다.

 결국 빛의속도와 같은속도로 달리려면 질량이 무한대로 증가해야한다는거죠

하지만 현실에서 무한대란 숫자는 없습니다.

그건 수학상의 표현일뿐이죠

결국 빛의속도에 도달하는 방법은 없습니다.

속도가 증가할수록 질량이 어마어마하게 증가하는데 속도는 더 증가시켜야 속도가 빛과 가까워지고 그러면그럴수록 또 질량이 늘어나기 때문이지요.

마지막 특수상대성이론에서의 질량증가까지 이야기해보았습니다.

질량증가는 딱히 눈으로 보여드릴수 있는 부분들이 없기때문에 설명하기가 힘들었습니다..

그래도 가벼운마음으로 읽어보시면 이해가되실거에요!

어차피 상대성이론은 이해하기가 굉장히 어렵습니다.

인터넷에 떠도는 7분만에 이해하는 상대성이론 같은 이야기를 보는건 그냥 간단히 이러이러하다~ 정도의 느낌입니다.

물론저도 깊게 들어가서 설명드리진않앗습니다만 보통 상대성이론에 대한 이야기들이

특수상대성이론과 일반상대성이론으로 나뉜다는것, 특수상대성이론에서 시간지연이 일어나지만 또한 길이수축과 질량증가도 같이 일어난다는 등의 설명이 없는것같더라구요

그래서 미천한 지식으로 설명해보았습니다.

지금까지 특수상대성이론에대해서 읽어주셔서 감사합니다!

기회가된다면 일반상대성이론에 대해서도 이야기 해보겠습니다.

(여담)

프랑스의 과학자 라부아지에가 만들어낸 질량보존의 법칙이 있습니다.

어떤 화학과정에서든 질량은 보존된다

예를들어 나무를 태우면 질량이 감소하더라도 나무가태우면서 만들어낸 연기와 재의 무게를 합치면 나무가 타기전의 질량과 같다

라는 이야기지요

지금은 질량보존의 법칙은 근사치로써 사용되고있습니다.

만약 질량이 에너지로 에너지가 질량으로 바뀌는 양이 극히 미미하다면 라부아지에의 질량보존의 법칙을 사용하더라도 값이 크게 다르지 않다는 이야기입니다.

하지만 지금은 질량과 에너지를 같다고 여기고있습니다.

질량은 언제든지 에너지로 전환될수있고 에너지또한 얼마든지 질량으로 전환될수있다는 이야기입니다.

이는 어디서 나왔나!

한다면 바로 특수상대성이론에서 나왔습니다.

특수상대성이론이 발표된 후, 아인슈타인은 석달뒤에 물체의 질량은 그 에너지를 따르는가?라는 제목의 논문을 발표합니다.

이는 특수상대성이론의 부록이었지요

하지만 여기서 현재 물리학에서 가장유명한 공식인 E=mc² 이라는 공식이 나옵니다.

보통 E=mc² 가 상대성이론을 말하는듯 합니다만 부록에 불과합니다

이 공식의 뜻은 물체가 에너지(E)를 방출하면 그 물체의 질량(m)은 E/c²만큼 줄어든다는 내용입니다.

아직 어떤내용인지 잘 모르시겠죠?

저기서 c란 위에서도 이야기했듯이 속도상수를 말합니다.

즉 빛의속도이지요

E = mc²에서 광속 c는 30만 km/초, 즉 3억 m/초가 되니까 c² = 90,000,000,000,000,000 m/초(3억의 3억배)가 되고, 따라서
E = m x 90,000,000,000,000,000 m/초 가 됩니다.

이 공식이 의미하는 바는 물체의 질량이 에너지로 변할때 에너지의 양은 물체의 질량에 90,000,000,000,000,000을 곱한 값이 된다는 이야기입니다.

 너무나도 유명한 이 공식이 특수상대성이론의 공식이라고 생각되기도 합니다만 이것은 특수상대성이론을 기초로 만든 응용식입니다.

맞습니다 바로 질량이 있는 물체에 주어지고있는 에너지가 속도변화에 기여를 하지 않는다면 그 에너지는 질량으로 변환된다. 라는 질량증가에서 나온 공식입니다.

하지만 저 공식이 그렇게나 유명한 이유는 바로 저공식으로부터 핵폭탄이 나왔기 때문이지요

1900년대에 들어와 인류는 미시세계, 즉 아주 작은 세계의 관측과 실험이 가능해집니다.

그로써 알게된것이 원자, 그안에 있는 양성자와 중성자 전자 입니다.

그래서 과학자들은 실험을 통하여 원자핵에 중성자를 밀어넣어 새로운 원자를 만들어내는데 성공합니다.

이것을 핵분열이라고 합니다.

(여기서 새로운원자는 이전에없던 원자가아닌 실험한 한개의원자가 두개의 원자로 쪼개진것입니다.)

근데 여기서 신기한 일이 일어나죠

원래의 원자에서 생성된 원자는 두개의 원자입니다. 기존의 원자보다 가벼운 원자 두개를 얻게 되는것이었죠

그것보다 중요한것은 질량이 감소한다는 결과입니다.

예를들어 100g의 물건을 둘로나누어 70g과 30g이 되어야 하는데 69g과 29g의 원자가 되어버린다는 사실입니다.

2g이 어디론가 사라지게되죠

이때 과학자들은 아인슈타인의 특수상대성이론의 부록인 물체의 질량은 그 에너지를 따르는가? 에 주목하게 됩니다.

만약 질량이 정말 감소했다면 그 질량은 에너지로 전환된 것이다!

라는 생각에 힘을갖게 되지요.

왜냐하면 물체의 질량이 에너지로 변할때 에너지의 양은 물체의 질량에 90,000,000,000,000,000을 곱한 값이 된다는 공식이기 때문에 질량의 변화량이 극히 미미하더라도 변화하는 양이잇다면 그건 어마어마한 에너지를 낳을수 있기 때문입니다.

하지만 원자는 작아도 너무작습니다.

그래서 우라늄 원자를 쪼개고나면 생기는 중성자 원자로 또 우라늄 원자를 쪼개는 연쇄반응을 이용하여 핵폭탄을 만들게 됩니다.

신기하게도 아인슈타인이 빛을보면서 했던 생각하나가 현재 인류가 가장 두려워하는 핵폭탄을 만들어 버린것입니다.

물론 시대가 제2차 세계대전일 때였던 이유도 있겠지만요

(여담2)

빛에겐 질량이 있을까요?

만약 그 생각이후까지 생각하신분들이 계시다면 진심으로 과학을 전공해보시길..바랍니다

위에서 말했듯이 에너지는 곧 질량이고, 질량은 곧 에너지입니다

그렇다면 운동하고있는 물체에는 운동에너지가 있습니다.

이는 곧 운동질량으로도 표현할수있지요

그렇다면 필수불가결한 설명이 필요합니다

모든 움직이는 물체는 질량을 가지고있다

라는 것이지요

만약 어떤물체가 움직인다면 그것은 운동에너지를 가지고있다는 뜻이고 그 운동에너지는 질량으로 얼마든지 바뀔수있다 라는 이야기입니다.

그렇다면 빛에게는 질량이 있을까요?

결론은 빛에게는 정지질량은 없지만 운동질량은 있습니다.

이게 무슨이야기냐 한다면

특수상대성이론에 의해 빛의 속도와 같아지려면 질량이 무한대로 늘어나야합니다.

하지만 여기서부터 자유로워지기 위해서는 정지된 상태의 질량이 0 이어야 속도가 늘어나더라도 질량이 증가하지 않는것이죠

그렇다면 빛의 정지질량은 0 입니다.

하지만 빛은 끊임없이 운동하고 있는 상태입니다.

고로 운동에너지를 가지고 있지요

그 말은 얼마든지 운동에너지가 질량으로 바뀔수 있다는 말입니다.

그래서 운동질량을 가지고 있다는 이야기입니다.

만약 여러분이 빛이 끊임없이 이동할수있는 거울로된 상자를 가지고있다면

그 상자는 빛이 들어가기전과 빛이 들어간후의 질량이 다를겁니다.

빛은 운동질량을 지니고 있으니까요

하지만 빛은 멈춰서서 쟀을때의 질량은 0 입니다.

물론 멈춰세우지도 못하지만.. 이론적으로 설명하자면 그렇다는 이야기지요

빛이 빛의속도로 있기위해서는 질량이 0이어야 질량증가현상을 겪지 않습니다

되게 아이러니하죠 운동질량은 있되 정지질량은 없다..

아직도이해못하겠습니다ㅋㅋㅋ두눈으로 보고싶네요 이런장면을

이것으로 여담도 끝입니다!

제가 글주변이 없어서 이해하기 힘든 부분이 많으실수도있지만... 댓글달아주시면 친절히 설명해드릴게요!

출처 :도탁스 (DOTAX) 원문보기▶   글쓴이 : 김느낌

[별과 지성]

보석장수가 31억 5천만원 손해!

[수요미숫가루]

진짜읽고싶어도 이해가안가

[이과남자친구]

고마워ㅜㅠㅠㅠ 시험공부 하는데 도움 많이 됐다