시간 지연
t0 : 고유시간 (proper time)
관찰자의 기준계에서 동시에 측정된 시간. 움직이는 계에서 고유시간을 측정하면 정지된 시간계의 사간간격 t0 보다 크게 된다.
관찰자의 기준계에서 측정되었다는게 중요하다. 그래서 기준시간은 어느 관성 기준계에서 동일하게 측정된다.
다음 링크를 놀러보자. 참고로 저것을 클릭하면 자바 애플릿이 실행된다. 자바 애플릿이 실행되면 죽어 버리는 웹브라우저에서는 조심하시길. (저 사이트는 많은 내용은 그림과 시뮬레이션으로 보여주고 있습니다. 물리학에 관심이 많은 사람이라면 북마크 해 두는게 좋을 것 같군요. )
http://physica.gsnu.ac.kr/phtml/modern/relativity/timedilation/timedilation.html
움직일 때는 시간이 상대적으로 느리게 흘러갑니다. 그러나 움직이는 사람은 전혀 그런 것을 느낄 수 없습니다. 그래서 빠르게 움직이는 우주선을 탄다고 해서 지구에 있는 사람보다 나이는 적게 먹겠지만, 그 사람은 그 것을 인식하지 못합니다.
어쩌면 이런 생각을 할지도 모르겠군요. 버스를 타고 생활하는 사람은 그냥 정지해서 사는 사람보다 나이를 적게 먹는다. (?) 버스 정도의 속도는 상대성의 원리가 매우 매우 미미하게 작용합니다. 그 정도 속도에서는 시간차이가 거의 없습니다.
도플러 효과
도플러 효과를 알고 있는지 모르겠군요. 소리에 대한 도플러 효과는 잘 알려져 있습니다. 내가 정지해 있고, 경찰차가 싸이렌 소리를 내며 나에게 다가오고 있을 때 실제 내는 음보다 높은 진동수를 내고, 나에게 멀어질 때는 실제 음보다 낮은 진동수를 냅니다. 이게 도플러 효과 입니다. 소리에서 높은 진동수를 낸다는 말은 도레미파솔라시도 할 때 말하는 높은 음을 낸다는 말과 일맥상통합니다.
꽤나 복잡한 수식인데 별로 적고 싶은 마음이 없군요. 결론적 도플러 효과는 이것 입니다.
빛에서도 도플러 효과가 있습니다. 빛에서도 진동수라는 개념이 있습니다. 우리가 흔히 알고 있는 무지개색이 보이는 이유가 빛의 진동수가 다르기 때문입니다. 그리고, 진동수에 따라 우리가 볼 수 없는 빛도 있습니다. 가시광선안에서 빨간색은 낮은 진동수를 가지고, 보라색은 높은 진동수를 가집니다.
빛에대한 도플러 효과 공식도 꽤나 복잡하군요. 그래서 결론 만을 이야기 하면 광원에서 관찰자가 가까워지면 진동수가 커집니다. 멀어지면 원래의 진동수 보다 더 작아집니다. 색으로 비유하자면 광원에서 파란 별이라고 할지라도 멀어지는 속도가 커지면 붉은 색에 치우친 색이 나옵니다.
별을 관찰할 때 그 별과 멀어진다면 원래의 색보다 붉은 색에 치우쳐 보이겠죠. 이게 적색편이 라는 현상입니다. (제가 우주에 대한 관심이 없다보니 정확한 적색편이 라는 용어를 설명하지 못하겠습니다. 인터넷에 찾아보아도 별로 도움되는 말도 없고. 내 설명이 정확한 설명은 아닙니다. ) 이 현상으로 우주가 팽창하고 있다는 것을 생각해내게 됩니다. 우주가 계속 늘어나고 별 들이 우리한테서 멀어지고 있다는 생각을 하게 됩니다. ( 적색편이 현상이 우주가 멀어지고 있다는 허블법칙은 증명하는 것은 아닙니다. 은하계도 회전을 하기 때문에 그 것 만으로는 우주의 팽창을 설명하지 못합니다. 다만 이 생각을 하는 토대를 제공했답니다. )
또, 생각을 계속 발전해서 우주에 처음에 한 점에서 부터 큰 충격으로 커속 켜지고 있다는 Big Bang 이론도 나오게 됩니다.