아인슈타인의 일반 상대성 이론에 대해 아는 대로 설명하라

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아인슈타인의 일반 상대성 이론에 대해 아는 대로 설명하라

 

▶답 : 아인슈타인이 특수 상대성 이론을 가속 운동을 하는 계(界)까지 확장해 발표한 이론입니다. 이 이론은 시공간, 물질, 중력에 대한 우리의 인식을 바꾸었고, 현대 우주론의 모태가 되었습니다.

 

일반 상대성 이론은 중력을 새로운 방식으로 이해했습니다. 고전 역학에서는 중력이라 힘이 따로 있는 것으로 생각했는데 일반 상대성 이론에서는, 고무판에 무거운 물질을 놓으면 밑으로 늘어지는 것처럼 무거운 물질이 존재하면 시․공간이 휘는 것으로 이해한 것입니다. 즉 중력이란 휘어진 시․공간을 따라 물질이 움직이는 현상일 뿐이라고 본 것입니다. 그랬을 때, 질량이 엄청나게 큰 태양 근처의 시․공간은 많이 휘어서, 그곳을 지나는 빛은 질량이 없는 시․공간을 통과할 때보다 많이 휠 것이라고 예견했고, 후학에 의해 증명되기도 했습니다.

 

<부가 질문>

그럼, 아인슈타인의 특수 상대성 이론에 대해 설명해 보라

▶답 : 고전 역학의 법칙에 따르면 지면에 대해 1의 속도로 달리는 차에서 2의 속도로 공을 던졌을 때 실제로 이 공이 날아가는 속도는 1+2가 됩니다. 그러나 그 후에 등장한 맥스웰의 전자기학은 빛의 속도가 일정하고 유한하다는 결론을 내리고 있습니다.

 

아인슈타인은 이것이 현상을 수학적으로 표현하기 위해 도입한 시간과 공간이라는 좌표계상의 문제라고 보았습니다. 아인슈타인의 특수 상대성 이론에 따르면 우주 어디에도 관찰자에 전혀 상관없는 '절대 공간'과 '절대 시간'이란 개념은 존재하지 않으며, 시간과 공간은 각각 관찰자에 따라 정의될 뿐이라는 것입니다. 관찰자가 일정한 속도로 움직이는 관성계에서 시․공간의 새로운 개념을 제시한 것이 바로 특수 상대성 이론입니다.

 

▶advice

아인슈타인과 그의 이론은 오랫동안 질문의 주인공이었다. 대학에서의 물리학이나 천체학 등 기초 과학 학문을 연구하는 데 있어 기초적인 대상이므로, 이 정도는 말할 수 있어야 한다. 아인슈타인의 이론 중 현대 과학에서 뒤집어진 것에 대해서도 파악하라.

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