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시간의 상대성 원리

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1.png

 

실험을 도와주실 아저씨 

 

 

3.png

 

가운데에는 빛을 내는 광원기계가 있고,
양쪽에는 서로 같은거리의 빛 반사기계가 있다.
아저씨가 버튼을 누르면..? 

 

 

 

9.gif

 

빛이 발사되어 양쪽의 반사기계에 닿아 반사된다..
양쪽 기계는 서로 광원기계와의 거리가 같기 때문에 빛은 동시에 닿는다.

 

 

 

13.png

 

기차 밖의 사람들이 관측해도 동시에 닿는다.

 

 

 

14.png

 

하지만 기차가 달린다면?

 

 

 

9.gif

 

 

우선 달리는 기차 안에서 아저씨가 보기엔 여전히 빛이 동시에 닿는다.

하지만 바깥은?

 

 

 

 

4.gif

 

이번엔 결과가 다르다.
바깥 관측자 시점에서는 다가오는 빛이 먼저 닿고, 멀어지는 빛이 나중에 닿는다.
기차안에서의 동시가, 밖에서는 아니다.

 

 

 

12.png

 

또 다른 실험을 도와줄 누나

 

 

 

10.png

 

광자시계를 통해 실험을 한다.

광자시계의 길이는 1m.

 

광자시계 내부의 빛이 끝에서 끝까지 가는데 걸리는 시간은 1초. 

 

 

 

5.gif

 

이해를 돕자면 이런식이다.
7번을 왔다갔다 했으니 7초를 걸려 7m를 왔다갔다 했다.
이것을 밖에서 관측해보자.

 

 

 

2.gif

 

안에서 수직이였던 빛이 밖에서는 사선으로 흐른다.
사선의 길이를 재어볼까?

 

 

 

6.gif

 

7미터를 넘는다. 약 10.5m

왜 7미터를 넘는거지? 라는 생각이 든다면,

처음 아저씨의 실험을 상기해보자

 

 

 

11.png

 

그리고....두 관측자 간의 시간차이....

우주선안은 7초(7m) 우주선 밖은 10.50초(10.50m)

 

우주선 안의 누나보다 우주선 밖의 관측자들의 시간이 더 빨리 흘렀다.

 

 

 

15.png

 

지구 안에서는 동시가

 

 

 

8.gif

 

지구밖에서는 동시가 아니다

 

 

 

7.png

 

누군가에게는 동시가, 누군가에게는 동시가 아니다.

  • ?
    마듀커스 2017.06.25 17:20
    특수 상대성 이론인가 보네요......
    우라시마 게타로 현상인걸로,,.,,
  • ?
    1 2017.06.25 17:36
    우리가 보는 태양은 사실 8분 전의 태양이다.
  • ?
    2 2017.06.25 20:53
    @1
    네 빛이 8분정도 진행했을때의 거리가 태양과 지구의 거리라는 거죠
    3×10의 8제곱×8분
  • ?
    흐음 2017.06.25 18:31
    이상해 왜 그런지 자기는 동시고 남에겐 다르고
  • ?
    1234 2017.06.26 14:13
    @흐음
    관측하는 "시점" 이 다르기 때문이지. 포인트 A에서 B로 가는게 단순 X 축의 변화가 아니라 Y축의 변화 까지 더해진게 광자 시계고. 실지 너는 가만히 있지만 우주 어딘가 한점을 기준으로 본다면 너는 움직이고 있는 것 처럼...
  • ?
    ㅋㅋ 2017.06.25 18:43
    인터스텔라보면 어떤느낌이 이해감
  • ?
    2017.06.25 18:52
    ? 빛의 속도는 c 상수라서 안에서 밖에서 모두 똑같은거 아닝미..
    그래서 속도가 같아지려면 로켓 안에서의 시간이 느리게 가는거고 그래서 우주여행을 갔다오면 덜 늙는거고..
    기차가 이해가 안 간당 ㅠ 기차 안에서 같은 시간에 양옆에사 만날텐데 밖에서는 다른 시간에 관측기랑 만나네..
  • ?
    하앍 힘들어 2017.06.25 21:20
    @ㅇ
    특수상대성의 원리, 멈추거나 등속직선운동을 할때 적용
    저것의 전제가 광속은 언제어디서나 일정하다는 광속불변의 법칙이기 때문이에요
    일반적으로 가만히 공을 앞으로 던지는 속도보다
    앞으로 달리면서 공을 앞으로 던진 속도가 더 빠르잖아요(주의, 외부의 관찰자)
    근데 빛은 가만히 쏘는거랑 달리면서 쏘는거랑 언제 어디서든 같은 속도로 측정이 된다고 가정?하고 생각해보면
    기차는 등속 직선운동으로 달리면 내부에서는 정지했다고 느껴요(창문이 없다면) 그래서 같은 거리라면 위의 실험처럼 '동시'가 일어나고
    외부에서는 광속이 불변하게 일정하니깐 누가 뭐래도 같은 시간동안 같은 거리를 가요
    근데 그때동안 기차도 움직이니 움직이는 방향에는 더 늦게 도착하게되죠 그럼 '동시'가 아니게 되는거죠

    여기서 한마디 더 하자면 '상대성'이라는 말이 있는데 만약 움직이는 기차 안의 관찰자가 외부의 사람을 쳐다보면 내부인의 입장에서는 외부인이 움직이는 것처럼 보입니다 그럼 위의 상황이 반대로 되겠죠 '상대적'으로 말이죠

    진짜 마지막으로 우주여행 후 덜 늙는데에는 일반상대성 이론이 적용됩니다 등속 직선운동이 아니기 때문이죠

    위의 이야기는 이것저것 따지면 어렵고 단순히 생각하는게 어떻게 보면 더 이해가 쉽습니다
    이걸 생각만으로 이론을 체계화한 아인슈타인은 참 대단하죠?
  • profile
    .... 2017.06.25 19:42
    두번재 경우 밖에서 시간이 더 흘렀다는 게 아니라 밖에서 관측할때 속도가 더 높다고 봐야 하는 거 아닐까?
    우주선 안에선 이동하는 속도가 광자시계와 관측자 둘다에게 영향을 주니까 1초동안 움직인 거리는 1미터.
    밖에 관측자에겐 영향을 못 주니까 우주선의 속도+광자시계속도가 되는거 아니냐 말이지.
    같은 시간동안 더 많이 움직이는 방법은 속도가 빨라졌다고 생각할수도 있는 데,
    시간으로만 생각하는 게 전부터 의문이었다.
    이걸 이론이 아니라 실험으로 밝힌게 있나도 궁금하네.
  • ?
    ㄴㄹㅎ 2017.06.25 20:15
    @....
    광자시계의 경우 빛의속도로 움직인다라고 전제하고 있고 화면애 나온데로 저렇게 작은 크기가 아마 아닐꺼야
  • ?
    기역 2017.06.25 20:43
    @....
    1. 이론이 아니라 실험으로 밝힌 결과임.
    2. 이 이야기의 핵심은 밖에서 관측할때[만] 7번 왕복하는데 걸린 시간이 길게 [관측]됐다는 이야기임.
    예를들자면 2017년 6월 25일 오후 9시 정각에 딱 한번 실험을 하면서 우주선 안에서 A가, 밖에서는 B가 관측을 했는데
    안에 있던 A한테는 정확히 7초에 7번 왕복하는 걸로 보였고, 밖에 있던 B한테는 7초가 넘게 걸린걸로 보였다는게 포인트.

    니 말대로 밖에서 관측할때 빛의 속도가 더 높다면 오히려 반대로 안에서나 밖에서나 동시에 도착하는 것 처럼 보일수도 있겠지.
    속도가 더 높지않고 똑같이 보이기 때문에 밖에서 볼때는 더 오래걸리는거지.
    그러니까 빛의 특성이라는게 골때리는거.
  • profile
    .... 2017.06.25 21:26
    @기역
    저 상황을 이해 못 했다는 게 아니라,
    밖에서 관측했을때 시간이 더 걸린다고 했는 데,실험해서 증명한게 있나가 궁금한거지.
    실험해서 증명한게 있으면 좀 알려줬으면 좋겠고,
    만약 실험으로 증명한 게 아니고 이론뿐이라면 저걸 저렇게 밖에 설명할 수 없을까 하는거지.
    움직이는 물체 안에서 같이 영향을 받는 관측자와 영향을 안 받는 밖에 관측자사이의 관계인 데,
    물체가 주는 영향은 배제하고 이론을 설명하고 있으니까 의문이 생긴다는거지.
  • ?
    이과충으로서 2017.06.25 21:56
    @....
    일단 광속불변의 법칙을 전제로 하는 이론,가설이었습니다
    빛의 속도라는걸 언제 어디서나 정확하게는 어떤 운동상태에서 관찰을 하든 광속c로 일정하다는 가정하에 이론을 만든건데요
    그럼 물체가 주는 영향(상대속도 개념은 빛에 적용불가)은 없는 겁니다
    제가 증명실험을 찾아드릴순 없지만 이미 이건 확실하다고 과학자들이 공고히 하고 있습니다.
    거기다 인공위성은 특수상대성법칙과 일반상대성법칙을 모두 적용하여 땅위 저희의 시계와 동일하게 보정된 광자시계로 정확히 작동하고 있으니 이론이 아닌 법칙이라고 하는 맞는 거겠죠
  • ?
    기역 2017.06.25 22:00
    @....
    온라인에서 본게 아니라 책에서 읽은거라 지금 링크를 제시할 수는 없는데, 실험결과로 증명된 사실임. 최초 실험은 약 100년전에 했던걸로 알고있고 물론 그 당시의 실험은 위 게시물과는 다른 내용이었지만. 그 이후로도 다른 방식의 실험을 수 차례 했고 그 중에 위 두가지 실험들과 같은 방식이 있던걸로 알고 있음. 결과는 모두 동일. 관측자의 위치에 따라 결과는 다르다로 판명.
  • ?
    321 2017.06.25 20:25
    궁금한게있는데 1번째에서 빛의중심은 왜 이동을 안함?
  • ?
    기역 2017.06.25 20:45
    @321
    그건 기차 안에서 쏜 빛이라도 밖에서 보는 관측자 기준에 기차의 움직임과 관계없이 양쪽으로 동시에 뻗어간다는 것. 그 결과 밖에 있는 관측자에겐 기차안의 양쪽 반사기계에 동시에 도착하지 않는다는 것을 알기쉽게 보여주기 위해 그렇게 표현한것 뿐이고
    실제로는 중심에서 밝게 빛나는 부분이 없다고 생각하면서 보면 됨.
  • ?
    11 2017.06.25 21:39
    달 한번 간거 가지고 설레발은.. 우주 공학 이론은 가설일뿐..
  • ?
    네 그래요 2017.06.25 22:01
    @11
    그 가설이 적용된게 인공위성인데요 중요한 일에 가설을 적용할까요? 뭐 언제든지 더 타당한 이론이 있다면 바뀔 수 있는거지만 지금 현재로서는 법칙이라고 해도 무방합니다
  • ?
    ㄱㄱ 2017.06.26 10:55
    달리는전철서 보는 창문밖광고도 같은 원리야??
  • ?
    이과충으로서 2017.06.28 07:51
    @ㄱㄱ
    뭘 원하는지 모르겠는데 상대성 원리는 빛의 속도에 가까울때 그 효과가 잘 나타나기 때문에 현실에선 잘 안 나타나요 굳이 따지자면 운동방향과 평행한 축이 줄어들어요 그냥 광고 가로길이가 줄어든다고요 네
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