흑백과 디지털

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.

첫 수업은 월요일 부터 였다. 그런데 그 날 부터 오늘까지 로보코드 때문에 정신이 없었다. 그래서 오늘 부터 정리한다.

현대물리란 무엇인가.
현대라는 말은 붙어 있지만 지금의 시대라는 말보다는 역사적으로 현대라는 부르는 시대에 사용하는 물리라는 뜻이 강한 것 같다. 어째든 이에 대비되는 말로 고전역학이라는 말을 사용한다. 고전역학은 Newton 역학 그리고 전자기학으로 나누어져 있다. Newton 은 잘 알다시피 힘의 3가지 원리를 설명해낸 사람이다.
현대물리는 상대론과 양자론으로 나누어져 있다. 상대론의 시작은 1905년 아인쉬타인으로 부터이다. 한 사람으로 부터 시작하기 때문에 양자론 보다 조금은 쉽다고 한다. 양자론은 1900년 초 여러 사람들에 의해 시작되었으므로 여러 사람의 생각을 배워야 하기 때문에 조금은 어렵다고 한다.

고전역학의 관점은 큰 물체이다. 분자 수준 이상의 큰 물체의 힘에 대해 다르는 학문이다. 상대론의 관점은 속도가 빛에 가까워지면 힘이 어떻게 되는가를 설명한 학문이다. 양자론은 매은 작은 세계. 원자 수준의 세계에 대한 설명으로 모든 것은 확률로 설명한다. 여기에 상대양자론이라고 해서 원자 수준에 작은 물체가 빠른 속도를 가지면 어떻게 되는가를 다루는 학문을 따로 나눌 수도 있다고 한다.


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

여기에 부터 공책에 적은 내용이다. 그림도 있고 수식도 있는데 어떻게 다 설명할 수 있을까. 공학에서 수식이 필요하긴 하지만 그 수식을 보고 설명하는 능력도 중요하고 생각한다. 그래서 내가 배운대로 설명하려고 노력해본다.

1. 특수 상대론의 가설 (공책을 그대로 적는 기분이군. )
기준계(reference frame) : 관측 가능한 물리량(위치,속도, 시간 ...)은 기준계에 따라 변한다.
관성 기준계(inertial ... ) : 정지해 있거나 등속도 운동하는 기준계.

우리는 보통 정지하면서 움직이는 물체를 관찰한다. 버스나 기차를 타고 가면서 창밖을 관찰하기도 한다. 그럴 때 우리자신을 중신으로 좌표를 만들 수 있다. 이러한 개념이 기준계라는 말 같다. (미안하지만 난 물리를 잘 모른다. 그래서 ~ 같다라는 말이 많이 나올 것이다. 더군다나 수업시간 집중 못하는 학생이라서. ). 내가 기차를 타고 갈 때 가속하거나 감속하지 않고 일정한 속도로 움직일 때 기차안의 나를 원점으로 좌표를 만들수 있다. 이 때가 관성 기준계이다.

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

특수 상대성이론과 일반 상대성 이론
특수 상대성 (Special Relativity) : 관성 기준계에서 나타나는 상대론적 효과를 다룬느 이론
일반 상대성 ( General Relativity) : 가속 기준계를 포함하는 모든 기준계의 상대론적 효과를 다룸

특수라는 말과 일반이라는 말이 혼동 될 수도 있다. 일반이 너 넓은 범위의 상대론을 다룬다. 그래서 더 복잡하다는 말이다. 특수 상대성은 일반상대성 중 일부분의 경우를 다룬다.

----------------------------------------------
특수 상대성 이론의 가정
1. 모든 물리 법칙은 모든 관성 기준계에서 동일하다.
2. 진공중에서 빛의 속도는 모든 관성 기준계에서 동일하다.

1번은 어느 정도 가능할 거라고 믿을 수 있다. 2번은 그다시 신뢰가 가지않는다. 가정이라지만 그 가정에는 어떠한 이유가 있기 마련인데.

2번을 가정할 경우 재미있는 현상이 발생합니다. 지구에서 빛을 발사할 때의 빛 속도와 빠른 속도의 우주선에서 쏜 빛 속도가 똑같다는 결론이 나옵니다. 쉽게 이해할 수 없는 가정이라고 느껴지기도 합니다.

2학년 1학기때 들었던 현대물리라는 과목을 재수강하게 되었다. 그 이유는 내 학점관리를 위해. 정말, 그 때는 내가 가장 정신 없을 때가 아니었던가. 회로, 전자기학, 공업수학1 이런 것 들에 현대물리라는 과목을 추가해 들으니, 정말 정신이 없었다.

교양이라는 이름으로 공업수학1 , 현대물리가 끼어 있었다. 이게 어떻게 해서 전공과목이 아닌, 교양 과목이라는 것인지. 공대생으로써 교양 과목이라고 해서 교양으로 넣었다던데. 그러니까 공대생이 무식하다는 말을 듣지. 공대생도 경제학, 사회,언어 이런데 관심을 가질려고 해도 학교에서 도와주지 않으니.

어째든 그 때 학점이 나빳던 이유는 교수님만 믿어서 였다. 이 교수님이 A 를 그렇게 잘 주신다는 교수님이었다. 그래서 좀 대충했다. 그 때 까지 난, 복학생의 무서움을 몰랐던 것이다. 공대생을 두 분류로 나눈다면 그냥 학생과 복학생이다. (여학생의 수는 아주 적어서 공학에서 자주 말하는 무시할 수 있는 수준이다. ) 이런 계속 쓸데 없는 말을. 어째든 공부를 제대로 안했고, 다른 전공 과목으로 바뻐서 학점이 바닥이었다. 그래서 내 사전에는 아직 F 는 없다. (그런 다 나왔내. 무슨 학점인지.)

이 과목을 다시 메꾸기 위해, 이번 방학에 듣게 되었다. . 나중에 언제 또 도움이 될 수도 있는 것이고 그냥은 절대 그대로 공부하지 않을 것 같아서, 여기에 내가 공부한 것을 정리할려고 한다.


스팸 제거용