[철심장]이거 내가 쓴글 맞냐?^^특수상대성이론과일반상대성이론 물리학교실-특수,일반상대성이론



안녕하십니까? 철심장입니다.

그냥 우연히 네이버 지식인에 즉흥적으로 올린 답변인데 나중에 다시보니 제법 잘 요약햇더라는..

이거 내가 즉흥적으로 쓴 글 맞나? ^^  그래서 그냥 묻어두기 아까워서 여기 올려 봄....^^

--------------------------------------------------------

특수상대성이론과 일반상대성이론 기초 요약


상대성이론은 그 이름처럼 두 공간-관찰자가 있는 기준계와 이에 대해 운동하고 잇는 운동계 사이에서 벌어지는 현상의 차이를 연구하여 정리한 이론입니다.


특수상대성이론은 두 공간이 등속운동을 하고 있는 경우(즉, 가속도가 0인 경우)이고

일반 상대성이론은 두 공간이 가속운동을 하고 있는 경우(즉, 가속도가 0이 아닌 모든 경우)에 적용됩니다.


따라서 두 관찰자가 한사람은 지구에 정지해 있고 다른 사람은 우주선을 타고 지구밖으로 여행할때 지구위에 잇는 관찰자를 정지계라 하고 우주선을 운동계라고 하는데 이 우주선이 일정한 속도-등속도로 날아갈떄는 특수상대성이론이 적용되고 가속을 내서 빨리 날아가거나 속력을 늦출 경우등 가속도가 있을 경우는 일반상대성이론이 적용됩니다.


특수상대성이론의 결과는 기준계의 관찰자가 볼때 운동계의 관찰자의 시간이 지연되고 길이는 수축되고 질량은 늘어난다는 것입니다. 이를 로렌츠변환이라 합니다.

로렌츠변환식은 다음과 같습니다,


M1 = M0 /√‾(1-V² /c²)                                 -①

L1  =  L0 √‾(1-V² /c²)                                   -②

T1  =   T0 /√‾(1-V² /c²)                                 -③

(M0-정지질량, L0-정지길이,T0-기준계의 시간, M1-운동질량,L1-운동길이,T1-운동계의 시간, c-빛의 속도)


①식은 기준계에 대해 V의 속도로 움직이는  물체의 운동질량 M1은 정지질량 M0보다 무거워진다는 것을 나타내며 
②식은 움직이는 물체의 길이가 정지길이보다 줄어든다는 것(길이수축)
③식은 운동계에서의 시간이 느려진다는 것(시간지연)을 보여줍니다.

이 식들로 정확히 얼마나 변화되는지 그 값까지 계산할 수 있죠.


여기에 추가로

V3= (V1+V2)/(1+V1V2/c²)                        -④          

까지...이 식은 V1,V2의 서로 다른 속도를 가진 관측자가 서로를 봤을때 얼마의 속도로 보이는지를 알수 있게 해줍니다,

  

즉, 이 4가지 식들만 알면 특수상대성이론은 100점입니다~! ^^



일반상대성이론의 결과는 중력과 가속도가 결국 같은 것이라 보는데 이를 등가원리라 합니다.

이 등가원리에 의해 중력에 의해 공간이 휜다는 결론이 나오게 됩니다.

이것은 매우 중요한데 우리의 공간이 사실은 평면이나 직선이 아니라 휘어진 곡면이라는 곳이죠.

따라서 휘어진 공간을 진행하는 빛도 휘어지게 되겟죠.

그래서 아무 상관없는 것같았던 질량과 공간이 실은 서로 영향을 주는 관계라는 사실이 밝혀지게 됩니다.


이 결론으로 아인시타인은 태양주변의 별을 관측하면 태양이 지나갈때 별의 위치가 바뀌는 것을 관측할 수 있을 것이라 예언했죠. (태양의 중력에 의해 그 주위를 지나가는 빛이 휘게 될 것이니까요...)

2차대전후 이 사실은 천문대의 관측으로 입증됩니다.


또 일반상대성이론에 의하면 중력은 시간지연효과도 나타냅니다.

따라서 만약 열나 질량이 커서 중력이 열나 커지면 밖에서 불때 시간이 멈춘것 같은 별도 있을 것 아니냐는 추측이 나옵니다....그것이 바로 블랙홀이죠.....

일반상대성이론은 블랙홀도 예언한 셈입니다.


일반상대성이론은 공간의 성질에 대해 알려주는 이론이며 뉴튼 역학의 오류를 바로잡아 완전한 중력장방정식을 소개합니다. 바로 아인시타인의 중력장방정식이죠,

일반상대성이론은 매우 어려운 수학이 동원되어 물리학과 대학원에서나 배웁니다.

물리학과 학부생조차 아는 척 못하죠

다음은 일반상대성이론의 중력장 방정식으로 질량과 에너지,중력과 공간의 관계를 보여줍니다. 대학원수준의 이른바 '텐서(tensor)'라는 것을 사용한 텐서식이죠. 


이 중력장방정식에서부터 현대 우주론이 시작됩니다.





덧글

댓글 입력 영역



통계 위젯 (화이트)

2662
548
2250484