1. 특수상대성이론(Special Theory of Relativity) 1.1 상대성 원리와 무궁성 특수상대성이론은 1905년 알베르트 아인슈타인에 의해 발표된 이론으로, 물리적 법칙은 모든 관측자에 대해 같은 속도로 움직이는 관측자에 의해서도 같은 방식으로 적용된다는 상대성 원리를 기반으로 합니다. 이론은 시공간의 개념을 도입하여 공간과 시간을 하나의 연속적인 개념으로 다룹니다. 이에 따라 물체의 운동은 시공간 내에서의 움직임으로 설명됩니다. 또한, 특수상대성이론은 무궁성의 원리를 제시하여 모든 관측자에게 같은 물리 법칙이 적용되며, 어떤 상대적인 속도로 움직이든 물리적인 결과는 같아야 한다는 원리를 제시합니다. 1.2 광속의 상대성 특수상대성이론은 광속이 모든 관측자에게 동일하게 나타나는 것을 가정..

여기서는 아주 대강만 어떤 것인지 알아 보기로 하자. 깊이 알 수 도 없거니와 알려고 하면 수년이 쉽게 지나 버리니 말이다. 일단 어린 아이들에게 설명 해 줄 수 있으면 기분이 좋지 않을까 한다. *상대성 이론이 뭐였지? 상대성이론(theory of relativity)이란, 아인슈타인이 1905년에 ‘운동하는 물체의 전기역학에 대하여(On the Electrodynamics of Moving Bodies)’ 라는 논문을 발표하면서부터 쌓아 올린 이론으로 간단히 상대론 이라고도 한다. 그 내용은 ‘사물의 수축’, ‘공간의 왜곡’ 같은 매우 난해한 내용이 대부분이다. 그리고 아인슈타인이 만들었다고 많은 사람이 알고 있는 식(式)인 E=mc^2를 알고 있는 사람도 많을 것이다. 이것도 상대성이론 중 하나에 ..

상대성이론은 양자론과 함께 20세기 물리학의 중심적인 이론으로 자리잡았습니다. 20세기의 과학 발전은 바로 양자론과 상대성이론을 축으로 비약적인 발전을 했다고 해도 과언이 아닙니다. 양자론은 전자나 소립자와 같이 수백만 분의 1미리 그 이하의 마이크로 세계의 구조와 법칙을 해명하기 위한 학문입니다. 반도체가 바로 양자론의 가장 알기 쉬운 결과물이라 할 수 있습니다. 분자와 원자, 전자 그리고 소립자 등으로 구성되는 이 작고 작은 세계의 물리법칙을 다루는 것이 양자론 또는 양자역학이라 불리우는 이론입니다. 한편 상대성이론은 우주와 같은 드넓은 세계에서 더 큰 힘을 보여주는 이론입니다. 상대성이론이나 양자론이 등장하기 이전의 물리학은 만유인력의 법칙을 발견한 뉴턴과 같은 사람들이 쌓아 올린 고전물리학에 의해..

빛은 입자이기도 하며 파동이기도 합니다. 양자역학에서 볼 수 있는 양자의 이상한 이중성에서도 알 수 있듯이 빛도 이 두 가지 성질을 ‘동시’에 지니고 있습니다. 이것은 이중슬릿 실험으로 많은 반향을 불러 일으켰는데 여기서는 언급하지 않겠습니다. 두 세기 전에 과학자들은 이런 이상한 ‘사실’을 인식하지 못하고 있었기 때문에 단순히 빛이 파동일 것이라고 단정하고 있었습니다. 그래서 이들은 빛에 대한 가상의 매질을 ‘에테르(aether)’라고 칭했습니다. 이들의 생각으로는 바다에서 파도가 일어나는 것은 바다라는 매질이 있기 때문이고, 빛도 당연히 파동에 의한 것이므로, 진행하기 위해서는 에테르가 있어야 한다고 생각한 것입니다. 하지만 누구도 에테르를 발견하는데 성공한 사람은 없었습니다. ‘빛은 어떤 속도로 움..