[인터스텔라] 아인슈타인 상대성이론(E = mc2) 에 대한 간단한 설명

아인슈타인의 시계...

아인슈타인의 20대 초반은 그 자신에게 암흑의 시기였다.

대학을 졸업한 뒤 마땅한 취직자리 하나 얻지 못하고 있었으며

자신의 앞날에 대해 아무런 비전도 갖지 못했다.

한때 자살을 생각했을 만큼 아인슈타인은 방황의 시기를 보냈다.

그러던 중 학교친구였던 그로스먼이 스위스 특허청의 말단사원으로

아인슈타인을 취직시킴으로서 아인슈타인은 일단 먹고사는 문제는 해결하게 되었다.

 

 

아인슈타인은 특허청에서의 지루한 서류작업을 끝내고 늘 공상에 빠졌다.

그리고 그 공상은 하나의 주제를 향하고 있었다

빛과 같은 속도로 빛을 따라간다면 빛은 어떻게 보일까?

당신이 지하철을 타고 있다고 가정해보자.

이 지하철은 지금 한강대교 위를 지나고 있다.

그런데 옆 차로에 BMW 한대가 지하철과 같은 속도로 달리고 있다.

당신의 눈에 BMW는 어떻게 보일까?

당연히 정지해 있는 것처럼 보인다.

한강 위 유람선에서 이 광경을 보고 있는 제 3 자의 눈에는

지하철과 BMW가 모두 빠른 속도로 한강대교 위를 지나고 있는 것처럼 보이지만

당신과 BMW의 운전자에게는 서로가 정지해 있는 것처럼 보인다.

이것은 누구나 다 아는 사실이다.

 

빛의 속도는 초속 30만 킬로미터이다.

물론 불가능하지만 가능하다고 치고.. 초속 29만 9천9백9십9킬로미터로 달릴 수 있는 자동차를

당신이 개발했다고 가정하자.

빛과 당신의 자동차가 동일 선상에서 출발한다.

우리의 상식적인 관념에서

당신이 그 빠른 자동차 안에서 옆에서 함께 달리는 빛을 바라본다면

 

빛은 초속 30만 킬로미터가 아니라

초속 1키로미터의 느린 속도로 달려야한다.

 

이것역시 누구나 유추해낼 수 있는 결과이다.

그러나 이것은 틀렸다.

진실은 그 빠른 자동차 안에서 봐도 빛은 여전히 초속 30만킬로미터로 달리고 있으며

당신 눈에는 보이지도 않게 빠르게 나아가고있다.

이것이 대체 어찌 된 일인가?

그정도로 달려보지도 않았으면서 무슨소리냐고 할 수 있다.

그러나 지난 100여년간 실제로 움직이는 관측자가 움직이는 광원에서 발사된 빛의 속도를

수도 없이 측정해 왔지만... 결과는 언제나 초속 30만 킬로미터였다.

 

엄청난 미스터리가 빛에 숨어 있었던 것이다.

상식적으로 생각하는 일반적인 상황을 빛은 빠져나가고 있던 것이다.

빛은 도대체 무엇이기에 어떤 상태에서도 같은 속도로 보이는 것인가.

아무리 빨리 달려도 빛은 왜 언제나 초속 30만킬로미터로 우리에게서 멀어지는가?

그러나 엄연히 빛은 우주를 이루고 있는 하나의 구성원에 불과했고

인류는 이 미스테리를 풀어야만 했다.

아인슈타인은 여기서 바로 상대성 이론을 유추해 낸것이다.

그가 심사숙고해서 내린 결론은 이것이었다.

시간은 물체의 운동에 따라 다르게 흐른다.

 

속도란 무엇인가?

속도는 움직인 거리를 시간으로 나눈 것이다.

다시말해 공간적인 양을 시간적인 양으로 나눈 것이다.

 

즉, 빛과 거의 비슷한 속도로 달려도 여전히 빛이 초속 30만킬로미터로 느껴지는 것은

빛과 비슷한 속도로 달리는 동안 당신의 시간의 양이 줄었기 때문이다.

정확히 말하자면, 빛과 비슷한 속도로 달리는 동안 당신의 시간은 느리게 간것이다.

당신의 시계가 느리게 가고 있기에 빛은 여전히 빠르게 느껴지는 것이다.

아인슈타인은 여기서 바로 '시공간' 이라는 단어를 기적과 같이 만들어냈다. '

이동'은 무엇을 뜻하는가? 대부분의 사람들은 그것을 공간상의 움직임이라고 말할것이다.

하지만 이것은 틀렸다.

이동은 공간상의 움직임 + 시간상의 움직임이다.

이것이 바로 상대성 이론의 핵심중 하나이다.

 

자동차 엑셀을 밟아 앞으로 100미터 가보자.

당신은 100미터라는 공간상의 이동을 하였다.

그러나 동시에 정지해있을 때부터 100미터를 이동하기 까지의 10여초라는 시간상의 이동도 하였다.

바로 미래로 이동을 한 것이다.

 

우리는 4차원의 시공간에 살고있다.

3차원의 입체로 된 공간과 1차원의 시간속에 살고있다.

이공간 안의 모든것은 지금 이 순간 모두 이동을 하고있다.

 

우리가 보기에 멈춰있는 것들은 시간상의 이동을 하고 있으며

움직이는 것들은 공간상의 이동과 시간상의 이동을 하고 있는 것이다.

 

정지해 있는 자동차는 시간만을 따라 이동하고 있다.

그러나 그 자동차가 움직이는 순간

이 자동차는 시간을 따라 이동하던

운동의 일부를 공간상의 이동에 할애하게 된다.

즉, 운동이 나뉘어 지는 것이다.

두배는 될 수 없다.

그렇기 때문에 움직이는 물체는 시간상의 이동에 쓰이던 운동이 공간상의 이동으로

쓰이게 되면서 시간상에서 이동하던 속도가 줄어들게 되는 것이다.

앞에서도 말했듯이 정확히는 시간이 느리게 가게 되는 것이다.

 

실제로 1971년 조셉 하펠레와 리처드 키팅은 최첨단의 고성능 시계를

하나는 비행기에 하나는 지상에 두고 장거리 여행 후 시게를 비교했다.

결과는...

 

 

 

아인슈타인이 정확했다.

비행기의 시계는 지상의 시계보다 느리게 가고 있었던 것이다.

만약 기술이 발달하여 빛의 속도에 근접한 우주선을 개발한다면

그 안에서 평생을 보내는 인간은 수천, 수만년동안 젊음을 유지할 것이다.

단지 기술이 되지 않을 뿐 이것은 명백한 진리이다.

이 혁명적인 이론을 아인슈타인이 세상에 내놓은 것은 불과 그의 나이 26살이었을 때이다.

 

이 지구상에 '정확한 12시'는 없는 것이다.

너무도 미세한 차이지만..

우리는 제각각 서로 다른 시계를 가지고 살아가는 것이다.

 

 

 

 

지금 내 창밖에서 조깅을 하는 저 여자의 시계는

 

내 시계보다 느리게 가고 있는 것이다.

 

 

 

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