SURPRISER

1983년, 일본의 '고시바 마사토시' 박사는 기후 현의 '가미오카' 광산 지하 1000m 지점에 '가미오칸데'라는 거대한 지하 천문대를 만들었다. '가미오칸데(KAMIOKANDE, カミオカンデ)'는 '중성미자(neutrino)'라는 소립자를 포착해 천체를 관측하는 세계 최초로 중성미자를 관측하는데 성공한 '중성미자 관측 장치'이다. 가미오칸데 이후에는 '슈퍼 가미오칸데(Super KAMIOKANDE)'가 건설되었고, 이어서 현재에는 '하이퍼 가미오칸데(Hype KAMIOKANDE)'가 건설되고 있다.0. 목차가미오칸데는 중성미자를 어떻게 검출하는가?가미오칸데는 어떻게 최고감도의 중성미자 관측장치가 되었나?중성미자를 포착하였다.중성미자 천문학1. 가미오칸데는 중성미자를 어떻게 검출하는가? '중성미자(ne..

'광속도 불변의 원리(Principle of Constancy of Light Velocity)'를 출발점으로 아인슈타인이 만들어낸 '상대성 이론'은 현실에서 일어나는 다양한 현상을 올바르게 설명해 내는데 성공했다. 그런데 현재는 '상대성 이론'에도 '한계'가 있다는 사실이 알려져 있다. 그래서 현재 최첨단 물리학 분야에서는 상대성 이론을 뒤집으려는 연구들이 진행되고 있다. 0. 목차 상대성 이론과 양자론의 통합 양자 중력 이론 광속 변동 이론 1. 상대성 이론과 양자론의 통합 그려면 '상대성 이론'의 한계란 무엇을 말하는 걸까? 바로 중력이나 시공에 대해 설명하는 '일반 상대성 이론(Theory of general relativity)'과, 원자나 소립자가 주역인 미시 세계의 사건을 설명하는 '양자론(..

0. 목차 퀘이사가 화이트홀이라고 주장한 '노비코프' 퀘이사의 정체는 초대질량 블랙홀 초기 우주의 퀘이사는 어떻게 형성되었는가? 초기 우주의 퀘이사는 어디로 사라졌는가? 옛날의 퀘이사가 빛을 잃은 이유 1. 퀘이사가 화이트홀이라고 주장한 '노비코프' 러시아의 천체물리학자 '이고리 드미트리예비치 노비코프(Igor Dmitriyevich Novikov)'는 1964년에 멀리 떨어진 '퀘이사(quasar)'가 '화이트홀(White Hole)'이라는 설을 발표했다. 정체불명의 천체 '퀘이사'가 '화이트홀'이라고 주장한 것이다. 퀘이사는 매우 멀리 떨어진 곳에서 강한 에너지를 복사하는 천체이다. 그는 퀘이사를 늦게 발생한 빅뱅이라고 생각했었다. 하지만 실제 퀘이사는 빅뱅이 늦어진 영역에 있지 않았다. 퀘이사가 화..

0. 목차 감마선 폭발의 원인은 '극초신성 폭발' 감마선 폭발의 메커니즘 짧은 감마선 폭발의 정체 아주 먼 곳에서 일어난 감마선 폭발이 관측되었다 . 감마선 폭발로 초기 우주를 탐구한다. 감마선 폭발이 지구에 타격을 가할 가능성 1. 감마선 폭발의 원인은 '극초신성 폭발' 1967년에 높은 에너지의 감마선이 우주에서 짧은 시간에 대량으로 쏟아져 내리는 현상이 발견되었다. '감마선 폭발(Gamma Ray Burst)'이라고 불리는 이 현상은 짧은 시간 만에 사라져서, 그 정체가 오랫동안 베일에 싸여있었다. 그러다 1997년에 발사된 이탈리아와 네덜란드의 관측 위성 '베포 삭스(Beppo SAX)'와 2000년에 발사된 일본·미국·프랑스의 소형 위성 '헤테-2(HETE-2)' 등의 활약에 의해 그 정체가 서..

0. 목차 초광속의 가능성 파장에 따라 빛의 속도가 변한다? 물질 속에서는 빛보다 빨리 나아갈 수도 있다. 빛을 쫓아가면 '빛의 충격파'가 생긴다. 겉보기 초광속 1. 초광속의 가능성 1-1. 광속도 불변의 원리 '초광속(Superluminal)'이란 빛의 속도보다 빠른 속도를 의미한다. 하지만 '광속도 불변 원칙'에에 따르면, 광속은 항상 일정하며 빛보다 빠른 것은 존재하지 않는다. 물체를 어떻게 가속해도 '초광속'에 도달하지 못한다. 하지만 지구에서 보았을 때, 초속 20만 km로 날아가는 로켓에서 다시 초속 15km로 날아가는 우주선을 발사한다면, 우주선의 속력은 지구에서 보아 초속 35만 km가 되어 초속 30만 km를 넘는 것이 아닐까? 우주선의 앞에서 앞쪽으로 발사된 빛을 생각해 보자. 광속도..

'세른(CERN)'은 스위스 제네바와 프랑스 사이의 국경에 있는 ' 유럽 원자핵 공동 연구소(Conseil Européenne pour la Recherche Nucléaire)'로, 2022년 현재 세계 최대의 입자물리학 연구소이다. 세계 최대의 입자가속기인 'LHC(대형 강입자 충돌기)'를 보유하고 있으며, HTML과 '월드 와이드 웹(WWW: World Wide Web)'의 발상지로도 유명하다. 2011년 9월 23일, '세른(CERN)' 등의 국제 연구팀은 충격적인 실험 결과를 하나 발표했다. '중성미자(Neutrino)'라는 소립자의 운동 속도가 '광속도(빛의 속도)'를 넘었다는 것이다. 그동안 자연계의 최고 속도라고 믿어졌던 광속도를 넘었다는 발표에 학계는 크게 술렁였다. 왜냐하면 이것은 현대..

0. 목차 일반 상대성 이론과 빅뱅 우주의 시작은 과학을 초월하는가? '우주의 시작'을 '과학의 영역'으로 끌어들이자. 허수 시간에서 빅뱅까지 1. 일반 상대성 이론과 빅뱅 1-1. 일반 상대성 이론 '일반 상대성 이론(Theory of general relativity)'을 한마디로 말하면, 공간도 변하고 운동한다는 이론이다. 운동을 한다고 해도 우주 공간이 다른 훨씬 큰 공간에 떠 있는 것이 아니므로, 공간 자체가 움직여 다닌다고 생각해서는 안 된다. '공간의 운동'이란 공간 안의 두 점 사이의 거리가 늘어나거나 줄어드는 것을 말한다. 공간이 여기저기 늘어나거나 줄어들면, 휘어진 공간이 생긴다. 그리고 그 휘어진 공간을 물체가 운동하면, 그 궤도도 휘어지게 된다. 물체가 중력에 끌려서 낙하하는 현상을..

'자연계에 존재하는 4가지 힘(중력, 전자기력, 약한 핵력, 강한 핵력)'을 단 하나의 이론으로 설명하려는 이론을 '통일장 이론(Unified Field Theory)'이라고 한다. '알버트 아인슈타인(Albert Einstein, 1879~1955)'은 반생에 걸쳐 정열을 다해 '통일장 이론'을 완성하려 시도했지만, 결국 그 꿈을 이루어 내지 못했다. '통일장 이론'은 현대 물리학의 최대 주제이기도 하다. 통일장 이론의 기초를 만들어 낸 선구자들의 성과를 따라가보고, 그것들이 현대의 '통일장 이론'과 어떻게 관계되어 있는지 알아보자. '통일장 이론(unified field theory)'과 비슷한 개념으로 '모든 것의 이론(ToE: Theory of Everything)'이라는 개념도 있다. '모든 것..

'우주선(cosmic ray)'이란 우주에서 지상으로 내리쬐는 고속의 입자이다. 그런데 에너지가 지극히 높은 우주선인 '슈퍼 GZK 우주선(Super GZK cosmic ray)'을 두고 흥미로운 논쟁이 일어나고 있다. '상대성 이론(Theory of relativity)'을 이용한 계산에 의하면, 이러한 우주선은 관측되지 않아야 하기 때문이다. 그렇다면, 올바른 것은 상대성 이론일까? 관측 결과일까? 그래서 이 논쟁에 대해 결론을 짓기 위해, 서로 다른 주장을 한 연구팀이 손을 잡고 대규모 공동 관측을 하였다. 앞으로의 '슈퍼 GZK 우주선'의 검증에 따라, 물리학이나 천문학에 대변혁이 올지도 모른다. 예컨대 아인슈타인이 제창한 '상대성 이론'의 한계가 발견되거나, 지금까지 알려지지 않았던 천체가 발견..

아인슈타인의 '상대성 이론(Theory of relativity)'은 시공의 휘어짐이 파동처럼 전해지는 '중력파(Gravitational wave)'의 존재를 예언했다. 그 후 세계의 여러 관측소에서 중력파 관측이 시도되었고, 마침내 2015년 9월에 실제로 중력파를 관측하였다. 중력파를 직접 포착함으로써, '초신성 폭발(Supernova Explosion)'이나 '블랙홀의 메커니즘(Black Holes' mechnism)', '빅뱅 직후의 우주의 모습' 등을 더욱 자세히 알게 될 것으로 기대된다. 중력파가 무엇인지, 그리고 중력파를 어떻게 포착하는지 등에 대해 알아보자. 0. 목차 중력파는 '일반 상대성 이론'에 의해 예언되었다. 중력파 중력파를 내보내는 천체 현상 중력파 천문학 빅뱅 이전의 시기를 들..

0. 목차아인슈타인의 꿈자연계의 최소 단위 '소립자'양성자와 중성자를 만드는 '강한 핵력''약한 핵력'과 '중성미자''전자기력'과 '약한 핵력'은 본래 같은 힘이다.우주 탄생 직후, 힘이 넷으로 갈라졌다.'양성자의 붕괴'가 예언되어 있다.'초대칭성 입자'의 존재가 예언되어 있다.1. '힘'의 통일을 향해1-1. 아인슈타인의 꿈 상대성 이론으로 유명한 '알베르트 아인슈타인(Albert Einstein, 1879~1955)'은 만년에 '중력과 전자기력의 통일'에 착수했다. '전자기력(Electromagnetic force)'이란 정전기를 띤 책받침이 머리털을 잡아당기는 힘이나, 자석과 자석 사이에 작용하는 힘 등이다. 아인슈타인은 다른 것으로 보이는 중력과 전자기력이 본질적으로 같은 것임을 나타내려고 했다...

0. 목차우주는 E=mc2에서 시작되었다.물질의 근원 소립자전자와 쿼크가속기로 물질을 만든다.반입자(Antiparticle)1. 우주는 E=mc2에서 시작되었다. 우리 주변은 온통 물질로 둘러싸여 있다. '공기'도 '물'도 '지구'도 '인간'도 모두 '물질(matter)'로 이루어져 있다. 그런데 이러한 물질은 과연 어디에서 왔을까? 그 답은 우주의 탄생기에 E=mc2에 의해 물질이 만들어졌다는 것이다. 현대 우주론에서는 E=mc2의 역할을 이렇게 설명한다. 우주가 시작되었을 때, 거기에는 물질이라 불릴 수 있는 것은 전혀 없었다. 우주는 단순한 진공이었고, 거기에 정체불명의 에너지가 가득 차 있었다. 이 에너지는 우주를 급격한 속도로 팽창시켰고, 이를 '인플레이션(inflation)'이라고 부른다. 그..

'E=mc2'에는 작은 물질에도 막대한 에너지가 감추어 있음을 나타낸다. '알버트 아인슈타인(Albert Einstein, 1879~1955)'은 이 놀라운 결과를 '특수 상대성 이론(Special theory of relativity)'으로부터 유도해 냈다. 아인슈타인이 만들어 낸 '특수 상대성 이론'에서는 '시간과 공간은 절대적인 것이 아니라 관측자의 입장에 따라 늘어나거나 줄어든다.'고 말한다. 그러면 아인슈타인은 특수 상대성 이론'에서 'E=mc2'를 어떻게 유도해냈을까? 0. 목차 아인슈타인의 기적의 해 1905년 1905년 6월 논문 - 특수 상대성 이론 1905년 9월 논문 - E=mc2 실험에 의해 E=mc2이 증명되다. 1. 아인슈타인의 기적의 해 1905년 'E=mc2'은 아인슈타인에 ..

계속 움직이는 물체가 만유인력을 받으면, 만유인력에 의해 그 주위를 계속 돈다. 왜 이런 현상이 일어나는지 알아보고, 그 메커니즘에 대해 알아보자. 0. 목차 해머던지기 달의 원운동 인공위성의 원운동 ISS의 원운동 지구와 달의 중심 케플러의 법칙 1. 해머던지기 '해머던지기'는 올림픽 육상경기 중 던지기 부문의 종목 중 하나로, 순발력과 스피드를 이용하여 해머를 던진 거리를 겨루는 종목이다. 해머를 멀리 던지기 위해, 선수들은 양손으로 해머와 연결된 손잡이를 잡고 회전하여 해머를 가속시킨다. 선수는 회전하는 동안 해머를 몸의 방향, 즉 원의 중심 방향으로 해머를 끌어당겨야 한다. 왜냐하면 해머는 관성력에 의해 계속 날아가 버리려고 하기 때문이다. 만약 끌어당기고 있는 줄이 끊어지면, 해머는 금방 관성의..

'슈뢰딩거의 고양이(Schrödinger's cat)'는 오스트리아의 물리학자 '에르빈 슈뢰딩거(Erwin Schrodinger, 1887~1961)'가 고안한 역설로, '양자론(quantum theory)'과 관련되어 있다. 따라서 이를 이해하기 위해서는, 먼저 양자론에 대해서 알아야 한다. 양자론은 '미시 세계(micro world)'의 물질의 움직임을 설명하는 이론이다. 원자 같은 미시 입자는 우리의 상식과는 다른 움직임을 가진다. 0. 목차 양자론 슈뢰딩거의 고양이 해석 1. 양자론 1-1. 전자는 파동이자 입자 전자가 파동의 성질을 갖는다고 하면 의외라고 생각될 수도 있겠지만, 전자가 파동의 성질을 가지고 있다는 사실을 인정할 수밖에 없는 증거들이 많이 있다. 그중 가장 유명한 것이 '전자의 이..

0. 목차 고대의 시계 기계 시계 진자 시계(Pendulum Clock) 수정 시계(Crystal Clock) 원자 시계(Atomic Clock) 광격자 시계(Optical Lattice Clock) 펄서(Pulsar) 1. 고대의 시계 해가 지고 또 해가 뜨면, '하루(day)'라는 시간이 지났음을 알 수 있다. 보름달이 지고 또다시 차면, '한 달(a month)'이라는 시간이 지났음을 알 수 있다. 태양은 져도 다시 올라오는 것이다. 보름달도 1개월 후에 다시 찾아온다. 이처럼 천체의 운행은 언제까지나 되풀이되는 것이었다. 그것을 시간의 기준으로 삼고 있었던 사람들에게는 시간 역시 '순환하는 것'으로 여겨졌을 것이다. 이처럼 고대의 사람들은 천체의 운행으로 시간의 흐름을 파악했다. 하늘을 도는 천체..

상대성 이론에 따르면, 움직이고 있는 사람의 시간은 정지해 있는 사람에 비해 천천히 흐른다. 그렇다면 우주선을 타고 지구를 떠나 고속으로 이동한 다음 돌아오면, 시간이 지구보다 느리게 흐른 만큼 미래의 지구로 갈 수 있을 것이다. 한편 우주선의 입장에서 보면 움직이는 것은 지구이며, 지구의 시간이 천천히 흐르는 것처럼 생각된다. 그렇다면 이 상황은 서로 모순이 아닐까? 이 모순은 1905년 아인슈타인이 발표한 '특수 상대성 이론'에 관한 최초의 논문에 이미 나와있다. 같은 장소에 머물러 있는 사람과 그곳에서 이동해 다시 그 장소로 돌아온 사람의 시간에 차이가 생긴다는 점을 언급하고 있다. 이후 프랑스의 물리학자 '폴 랑주뱅(Paul Langevin, 1872~1946)'이 쌍둥이와 우주선이 등장하는 설정..

우리는 모두 '나는 이곳에 있다.(I am here.)'라는 감각을 가지고 있다. 그 감각의 기반은 오감에서 오는 끊임없는 '정보(Information)'이다. 만약 오감에서 오는 정보를 자유롭게 조종할 수 있다면, 현실을 초월한 다양한 경험을 할 수 있을 것이다. 사실, SF 영화에 나올듯한 이런 일들이 이미 실현되고 있다. 0. 목차 '대체 현실 시스템'을 개발한 이유 '대체 현실 시스템'의 원리 '인공 현실'과 '현실'을 구분하기 어렵게 만들었다. 1. '대체 현실 시스템'을 개발한 이유 2012년 6월, 일본 이화학연구소 뇌과학 종합연구센터 적응지성연구팀에 있던 '후지이 나오타카(Naotaka Fujii)' 박사, '와키사카 소헤이(Wakisaka Sohei)' 박사, '스즈키 게이스케(Suzuk..

어떤 행동을 할 타이밍을 노리다가 드디어 결심을 하였다. 일반적인 사람들은 '나의 행동을 결심한 주체는 나 자신'이라고 생각할 것이다. '나의 행동'은 '나의 의지'에서 나왔다는 생각은 너무 당연하게 보인다. 그런데 정말 그럴까?0. 목차리벳의 '자유 의지 실험'리벳 박사의 실험 이후결론1. 리벳의 '자유 의지 실험' 일부 연구자들은 '자유 의지(Free Will)'의 존재에 의심을 표현할 뿐만 아니라, 극단적으로 인간의 자유 의지는 존재하지 않는다는 의견을 나타내기도 한다. 그래서 미국 '캘리포니아 대학(University of California)' 샌프란시스코 캠퍼스의 '벤저민 리벳(Benjamin Libet, 1916~2007)' 박사는 1983년에 동료들과 '자유 의지'를 과학적으로 증명하고자 ..

0. 목차 우리가 느끼는 '지금'은 '과거'이다. 우리의 의식은 '결정자'가 아니라 '기록자' 어떻게 다른 사람에 맞추어 손뼉을 칠 수 있을까? 우리의 행동은 상당 부분 자동화되어 있다. 뇌의 시간 조정술 뇌의 여러 가지 편집 뇌의 편집 작업 덕분에, 이치에 맞는 세계가 보인다. 1. 우리가 느끼는 '지금'은 '과거'이다. 당신은 '지금' 이 글을 읽기 시작했다. 그런데 이 말이 사실일까? 엄밀하게 말하면 이 말은 틀렸다. 왜냐하면 당신이 의식하는 '지금(Now)'은 약간 과거의 일이기 때문이다. 사실 당신은 생각하는 것보다 0.1초 이상 빨리 이 글을 읽기 시작했을 것이다. 사실 우리가 인식하는 '지금'은 모두 조금 과거의 것이다. 예컨대 야구에서 타자가 '방망이에 공이 닿았다'고 생각한 순간에 이미 ..

0. 목차 생물 시계 (체내 시계) 시계의 조건 생물 시계의 역할 시계 유전자 '생물 시계'의 메커니즘 생물 시계의 교란의 원인 시차 부적응 '생물 시계'와 의학 1. 생물 시계 (체내 시계) 시계를 사용하지 않고 정확하게 30초를 잴 수 있으면 '정확한 몸속 시계를 가지고 있다'는 식으로 표현하는 경우가 있다. 이것은 '마음의 시계(Heart Clock)'의 작용이라고 할 수 있다. 한편, 이상하게도 정해진 시각에 잠에서 깨어날 수 있는 것은 '생물 시계(Biological Clock)' 덕분이다. '생물학(Biology)'과 '의학(Medicine)'에서 말하는 '생물 시계(Biological Clock)'란 '하루의 리듬을 만들어 내는 메커니즘'을 말한다. '생물 시계'를 '일주기 리듬(Circad..

0. 목차 체감 시간 어른이 되면 시간이 짧게 느껴지는 이유 '마음의 시계'는 어디에 있는가? 1. 체감 시간 1-1. 즐거울 때, 시간이 짧게 느껴지는 이유 즐거울 때는 짧고, 흥미가 없을 때는 길게 느껴진다'고 흔히 말한다. 심리학 실험에서는, 시계를 몇 번이나 보는 등 시간 경과에 주의를 기회가 많을수록 길게 느껴지는 경향이 있다고 한다. 시간 경과에 주의를 기울이면, '마음의 시계'의 눈금이 많이 기록되는 셈이라 경과도 길게 느껴지는 것이라고 설명한다. 반대로 즐거울 때처럼, 시간 경과에 주의를 기울이기 어려울수록 시간이 짧게 느껴진다고 설명한다. 1-2. 공포를 느낄 때, 시간이 길게 느껴지는 이유 '체감 시간'은 시간 경과에 주의를 기울이는 요인 말고도 여러 가지 요인에 의해 길어지거나 짧아진..

흔히 사용되는 '진자시계(Pendulum Clock)'의 기본적인 메커니즘은 '진자'와 '톱니바퀴'이다. 1초 동안에 정해진 수만큼 흔들리는 '진자(Pendulum)'와, 그것을 카운트하는 톱니바퀴가 있으면 시계는 정확하게 1초를 표시한다. 2022년 기준, 1초의 기준을 만드는 것은 '세슘 원자시계'이다. '세슘 원자시계'의 '진자'는 세슘 원자의 상태를 변화시킬 수 있는 마이크로파이다. 이 마이크로파가 91억 9263만 1770회 진동하는 시간을 1초로 정하고 있다. 하지만 세슘 원자시계에는 문제점이 있다. 세슘 원자끼리 충돌하는 경우가 있어서, 이때 원자의 상태가 바뀌어 버리기 때문에 '들뜬 상태'에 필요한 '마이크로파 진동수'가 미세하게 어긋나는 것이다. 0. 목차 광격자 시계 광격자의 아이디어는..

1년의 길이는 365일, 하루의 길이는 24시간이라는 것은 누구나 다 알고 있다. 하지만 실제로는 1년의 길이가 매년 바뀌며, 하루의 길이도 매일 다르다. 우리가 평상시에 무심코 쓰고 있는 '달력(calendar)'이나 '시간(Time)'은 오랜 인류의 역사에서 시행착오를 되풀이하면서 오늘날까지 발전해 온 것이다. 그리고 거기에는 천문학이나 수학, 물리학이라는 다양한 과학이 숨어 있다. 구체적으로 '달력'과 '시간' 속에 어떤 과학이 숨어 있는지 알아보자. 0. 목차 달력에 존재하지 않는 날 '1년의 길이'는 해마다 짧아진다. 1일의 길이도 매일 변한다. 달력에 존재하지 않는 날 정확한 1초를 결정한다. 세계시 시간 측정의 정확도는 지금도 향상중 1. 달력에 존재하지 않는 날 1-1. '그레고리력'과 '..

'시간'이 무엇인지에 대한 인류의 의문은 2500년 이상 계속되었다. 최신 물리학에서도 '시간'이라는 개념을 파악하는 것은 쉬운 일이 아니다. 도대체 '시간(Time)'이란 무엇일까? 0. 목차 아리스토텔레스의 의문 뉴턴의 절대 시간 시간의 신축을 밝힌 '상대성 이론' 시간이 흐르는 방향 시간의 화살 볼츠만의 '엔트로피' 시간은 언제 어떻게 시작되었는가? 시공의 최소 단위 그래서 '시간'이란 무엇인가? 1. 아리스토텔레스의 의문 기원전 4세기의 고대 그리스 철학자 '아리스토텔레스(기원전 384~기원전 322)'는 시간이 무엇인지에 대해 의문을 가졌다. 아리스토텔레스는 그의 저서 '자연학(Physica)'에서 시간에 대해 다음과 같이 말했다. "시간은 운동의 전후에서의 수(number)'이다." 아리스토텔..

50년 후 미래의 세계를 보고 싶다든지, 10년 전으로 돌아가서 자신에 대해 충고하고 싶다든지, 이러한 공상은 누구나 한 번쯤은 해본 적이 있을 것이다. '시간 여행'은 SF의 소재로도 친숙하지만, 물리학의 진지한 연구 주제이기도 하다. 그러면 원리적으로 '시간 여행'은 가능할까?0. 목차'시간 여행' 연구의 역사미래로 가는 시간 여행'상대성 원리'와 '광속도 불변의 원리'광속을 넘을 수 있는가?블랙홀을 이용한 타임머신웜홀을 이용한 타임머신공 껍데기 모양의 타임머신우주끈을 이용한 타임머신과거로 가서 역사를 바꿀 수 있는가?1. '시간 여행' 연구의 역사1905년 - 아인슈타인의 '특수 상대성 이론' 발표: 광속에 가까운 속도로 운동하는 물체에서는 시간의 흐름이 느려진다는 사실이 밝혀졌다.1915~1916..

0. 목차 중력에 대한 도전 등가 원리 일반 상대성 이론의 핵심 빛을 휘게 한다. 휘어진 공간과 낙하 휘어진 공간과 빛 중력에 의해 공간이 휘어진다. 휘어진 공간이란 무엇인가? 중력에 의해 느려지는 시간 1. 중력에 대한 도전 '특수 상대성 이론(General Theory of Relativity)'을 완성한 '알베르트 아인슈타인(Albert Einstein, 1879~1955)'은 아직 만족할 수가 없었다. 왜냐하면 특수 상대성 이론이 중력을 다루고 있지 않기 때문이었다. 천체의 운동은 중력이 결정하고, '우주는 중력이 지배한다'고 말해도 지나치지 않을 정도로 중력은 매우 중요하다. 그래서 아인슈타인은 이 문제에 도전하였고, 그 결과 중력을 포함한 '일반 상대성 이론(General Theory of R..

0. 목차 동시성의 불일치 시간의 흐름이 느려진다. 시간이 느려지는 것은 '피장파장' 속도의 덧셈 공간이 줄어든다. 공간이 줄어드는 것도 '피장파장' 상대성 이론을 체험하는 입자 질량이 커진다. 질량이란 무엇인가? 1. 동시성의 불일치 '상대성 원리(Relativity Principle)'와 '광속도 불변의 원리(Principle of Constancy of Light Velocity)'를 생각함으로써 '특수 상대성 이론(Special Theory of Relativity)'이 유도된다. 이 두 가지를 토대로 '특수 상대성 이론'의 세계로 들어가 보자. 상대성 이론에서는 '관측자'가 매우 중요하므로, 이 점에 주의하면서 읽어나가면 이해하기 수월할 것이다. 1-1. '나의 동시'와 '당신의 동시'는 다르다..

0. 기본 데이터 이름: 앨버트 에이브러햄 마이컬슨(Albert Abraham Michelson) 출생-사망: 1852년 12월 9일 ~ 1931년 5월 9일 국적: 미국 출생지: 폴란드 주요 수상: 노벨 물리학상(1907년) 1. 성장 과정 '앨버트 에이브러햄 마이컬슨(Albert Abraham Michelson, 1852~1931)'은 1852년에 '프로이센(Preussen)' 왕국의 '스텔레노(현재의 폴란드령)'에서 태어났다. 마이컬슨인 2세 무렵인 1854년에는 가족이 다시 미국으로 이주했다. 성장한 앨버트는 1873년에 해군 학교에 입학했다. 학생 시절에는 광학이나 음향학 등 물리학에서 우수학 성적을 보였다. 그리고 졸업 후에는 군함 근무를 거쳐, 해군 소위가 되어 배에서 내렸다. 그 후에는 모..

0. 목차 우주는 에테르로 가득 차 있다? 에테르의 검출 실험 아인슈타인의 의문 '절대 시간'과 '절대 공간' 시간과 공간에 대한 상식이 뒤집어졌다. 1. 우주는 에테르로 가득 차 있다? '파동(Wave)'이란 충격이나 진동이 주위에 전해지는 현상이다. 소리의 파동인 '음파(Sound Wave)'는 공기를 통해 전해지고, 바다의 파동인 '파도(Sea Wave)'는 물을 통해 전해진다. 이처럼 공기나 물처럼 파동에는 그것을 전하는 역할을 하는 물질인 '매질(Medium)'이 필요하다. 그래서 19세기의 과학자들은 '빛(Light)'이 파동이라면, 빛의 파동을 전달하는 물질이 있어야 한다고 생각했다. 그리고 그러한 가상의 물질을 '에테르(Ether)'라고 불렀다. 그래서 당시 과학자들은, 우주 먼 곳에서 오..