물리 - 아인슈타인의 특수상대성이론에 관해

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을 기준으로 하면 반대의 결과가 나올 것이라고 생각할 수도 있다. 이러한 모순점을 '쌍둥이 역설'이라고 하며, 초기에는 이 문제로 특수상대성이론을 비판하기도 하였다. 그러나 특수상대성이론은 등속도로 움직이는 관성계만을 다룬다. 우주선은 출발할 때와 되돌아올 때 가속을 하여야 하기 때문에 지구를 기준으로 우주선이 왕복운동하며, 우주선의 동생이 젊어지는 것이 옳은 결론이다. 가속의 영향까지 고려하려면 일반상대성이론을 적용하여야 한다.
시간지연에 대한 또 다른 사실로 상대론적 도플러 이동이 있다. 도플러 효과는 매질 속에서의 음원의 운동과 관찰자의 운동에 의해 음원의 진동수가 변하는 것에 대한 이론이다. 도플러 효과에서는 정지된 기준틀인 매질에 대해 운동하는 음원이나 관찰자의 절대운동을 가정하고 있다. 그러나 빛은 매질이 없기 때문에 광원과 관찰자의 운동을 구분할 수 없다. 즉, 광원이 관찰자에 가까이 오는 것인지, 관찰자가 광원을 향해 다가가는 것인지 알 수 없다. 따라서 소리의 경우와는 다른 다음과 같은 공식을 얻는다.
(c: 빛의 속력, v: 상대 속력, fobs: 광원에 접근하는 관찰자가 측정한 진동수, fsource: 광원의 정지 기준틀에서 측정한 진동수)
상대론적 도플러 효과를 통해 천문학상의 물체에서 방출되는 빛의 파장과 진동수를 이해할 수 있다. 대부분의 은하에서 오는 빛은 흡수선이 긴 파장 쪽으로 이동하는 적색 이동을 한다. 이는 은하가 우리에게서 멀어지고 있다는 것을 뜻한다. 미국의 천문학자인 허블은 이 방법을 이용하여 대부분의 은하가 지구로부터 멀어지고 우주가 팽창한다는 사실을 확인하였다.

키워드

물리,   아인슈타인 ,   특수상대성이론