오늘의 꿀물타임 3 : 동시성의 상대성
게시글 주소: https://ui.orbi.kr/00056910822
https://orbi.kr/00056475126 오늘의 꿀물타임 1 - 에너지와 힘
https://orbi.kr/00056648224 오늘의 꿀물타임 2 : 아주 간단한 분해능 외우기!
짜잔 오늘도 돌아온 꿀잼 물리학 1 타임 줄여서 꿀물타임이에요!!
오늘은 위처럼 가장 많이들 어려워 하시는 것으로 추정된, 특수 상대성 이론에 대해 다뤄볼거에요 ㅎㅎ
우선은 동시성의 상대성을 보고, 다음 꿀물 타임에는 길이 수축과 시간 팽창에 대해 살펴보도록 할게요!!
가장 먼저, 특수 상대성 이론 단원에서 모~~~~든 문제들은 !!!!! 아래 세 가지 풀이로 정리할 수 있습니다.
1. 동시성의 상대성
2. 마중/도망 (마중 나오면 빨리 만난다, 도망가면 늦게 만난다)
3. 길이 수축과 시간 팽창
다시 말해, 위 세 가지 풀이만 정확히 할 수 있다면
어떤 문제가 나오더라도 막히지 않고 해결할 수 있습니다.
오늘은 그 중에서 첫 번째인 동시성의 상대성을 살펴볼거에요 ㅎㅎ
동시성의 상대성은 말 그대로 "내가 볼 때 동시에 일어난 두 사건이, 남이 볼 때는 동시가 아닐 수 있다" 입니다.
도대체 무슨 소리지??
가장 먼저 왼쪽 그림을 봅시다. 우주선에서 빛을 관찰하는 사람은, 광원에서 방출한 빛이 양쪽 검출기에 동시에 도달한다고 생각합니다.
우주선의 관찰자 기준으로는 빛이 광원으로부터 양쪽 검출기까지 이동하는 데 걸린 시간이 같다는 말이죠.
그런데, 행성의 관찰자가 볼 때는 그림처럼 양쪽 검출기가 모두 오른쪽으로 움직입니다.
왼쪽 검출기는 빛에 대해 마중 나오고, 오른쪽 검출기는 빛에 대해 도망가고 있습니다.
그럼 당연히 왼쪽 검출기에 빛이 먼저 도착하겠죠? ㅎㅎ
이렇게 한 관찰자 입장에서 동시에 일어난 여러 사건이, 남이 볼 때는 동시가 아닌 것 --> 동시성의 상대성이라고 부릅니다.
말 그대로 "동시"라는 게 상대적이라는 거죠!!
오호~ 이렇게 보면 하나도 안 헷갈릴 듯한데, 그럼 왜 많은 사람들이 동시성의 상대성을 어려워 하는 걸까요?
한 장소 동시성이라는 말이 헷갈리는 거에요. 한 장소 동시성은 절대적이라서, 누가 보든 동시거든요.
"ㅋㅋㅋㅋㅋ 장난치나!! 아까 동시는 상대적이라매 !!!"
바로 이게 여러분들이 헷갈리는 이유입니다.
아까는 동시가 상대적이라서 동시성의 상대성이라더니, 이번에는 동시가 절대적이라고 합니다.
여기서!! 한 장소 동시성을 이해 없이 외우기만 한다면,
나중에 어려운 문제를 마주쳤을 때 제대로 해결하기 어려울 수 있습니다.
그럼 지금부터, 한 장소 동시성에 대해 이해하는 시간을 가져보겠습니다!! 집중!!
이거 한 장소 동시성은 진짜 말장난이라서 집중해야해요!!!
우리는 앞서 나온 동시성의 상대성을 볼 때,
①: 광원에서 왼쪽 검출기를 향해 빛을 쏘는 것과
②: 오른쪽 검출기를 향해 빛을 쏘는 것을 당연하게 누가 보든 동시라고 생각했어요.
우주선의 관찰자가 보아도, 행성의 관찰자가 보아도 빛은 동시에 양쪽으로 방출된다고 당연하게 생각했어요.
아마 누구도, 어떤 의문도 들지 않으셨을 거에요. 왜 그럴까요?
검출기가 양쪽을 향해 빛을 쏘는 건, 쪼개질 수 없는 하나의 사건이기 때문이에요. 본능적으로 알 수 있어요.
한 장소에서 동시에 일어난 두 사건이 아니라, 그냥 하나의 사건이라고요.
이렇게 한 번 생각해봅시다. 광원에서 나온 빛이 왼쪽 검출기에 도착하는 사건은 당! 연! 히! 하나의 사건이에요.
그러면 누가 보든 빛이 왼쪽 검출기에 도착하는 사건은 일어나긴 해야겠죠?!
동시에 빛과 검출기가 만났다! 이런 말장난을 칠게 아니라, 관찰자와 관계없이 당연히 누가 보든 빛과 검출기는 만나겠죠?
여기까지 이해하셨다면 굉장히 좋습니다.
아까 동시가 상대적인 경우(여러 장소 동시일 경우), 동시에 일어난 여러 사건이 남이 볼때는 동시가 아니라고 했어요.
서로 다른 두 개의 사건의 경우, 별개의 사건으로 쪼개질 수 있는거에요.
그런데 위에서 말한 광원에서 빛을 양쪽으로 쏘는 ①+② 행위는,
그 자체로 쪼개질 수 없는 하나의 사건이기 때문에 누가 보든 이 하나의 사건은 발생해야 해요.
마치 빛이 검출기에 도달하는 사건이 누가 보든 발생해야 하는 것처럼 말이에요.
그래서 누가 보든 빛은 광원에서 양쪽으로 동시에 방출되게 돼요.
이때 중요한 건, 양쪽으로 방출되는 두 사건이 한 장소에서 동시라는 게 아니라!
빛이 광원에서 양쪽으로 방출되는 게 그 자체로 쪼개질 수 없는 하나의 사건이라는 거에요.
이제 양쪽 검출기에 거울이 달려 있는 상황까지 상상해 볼게요.
거울에 반사된 빛은 검출기로 되돌아올텐데,
우주선의 관찰자 관성계에서는 빛이 광원에서 검출기까지 가는 시간과 돌아오는 시간이 같죠?
그러면 검출기의 거울에서 반사된 빛은 광원에 동시에 도착하겠네요!!
어라 처음 출발할 때 빛이 동시에 방출된 게 하나의 사건이라 했는데,
동시에 도착하는 상황도 완전 똑같은 상황이니까, 이것도 하나의 사건이네요!! 누가보든 발생해야겠죠?
이제 이 질문에 대답할 수 있어야 합니다.
"행성의 관찰자 입장에서, 양쪽 검출기의 거울에서 반사된 빛은 광원에 동시에 도착하나요?"
당연합니다.
왜냐면 광원에서 양쪽으로 빛이 방출되는 사건과 마찬가지로,
빛이 광원에 동시에 돌아오는 사건도 하나의 사건이기 때문이에요.
이제 아래 문제를 풀어보고 이번 꿀물타임은 마치도록 하겠습니다.
답은 ㄴ, ㄷ입니다!
ㄱ, ㄴ은 아주 간략하게 풀어보겠습니다.
먼저 빛의 속력은 누가 보든 c로 일정하죠? ㄱ은 틀렸습니당
광원에서 출발한 빛이 거울에 반사될 때까지,
위쪽 거울은 q에 대해 도망가고 오른쪽 거울은 p에 대해 마중나옵니다.
당연히 p가 먼저 만나겠죠? ㄴ은 맞습니당
ㄷ을 오늘 배운 걸 이용해서 풀어봅시다.
문제 발문에서, A의 관성계에서 광원을 보면 ①: 빛이 위, 오른쪽 방향으로 동시에 방출되고, ②: 동시에 되돌아온다고 했는데
앞서 배운 바에 따르면 이 ①, ②는 그 자체로 하나의 사건이에요.
즉 누가 보든 ①과 ②는 일어나야 해요. 동시가 초점인 게 아니라, 하나의 사건이니까 그냥 일어나야 하는 것뿐이에요.
큰 의미를 막 부여할 필요가 없어요!!
①, ②가 누가 보든 일어나야 한다는 건,
광원에서 거울 찍고 광원까지 돌아오는 데 걸린 시간을 구했을 때
수직으로 진행하는 빛과 수평으로 진행하는 빛이 똑같다는 말이죠? 그러면 표를 참고했을 때 ㄷ은 맞네용!!
다들 달달한 꿀물타임이었길 바라요 :)
도움 되셨으면 댓글로 이거 관련된 질문이나,
아무 물리 질문이나 아무렇게나 막 해주시면 좋겠습니다 ㅎㅎ
모두들 파이팅 !!
0 XDK (+0)
유익한 글을 읽었다면 작성자에게 XDK를 선물하세요.
-
essence 08] 시제, 태, 법과 주어의 수를 술어가 표현해야 하는 이유와 방법을 이렇게 이해하세요. 0
술어의 형태를 단순하게 암기하기 보다는 술어가 동사 의미 이외의 추가 정보를...
-
學生本分書談乎?
-
사인/코사인 반각공식에서는 제곱형이라서 루트로 다시 바꿔주면 +나- 라서 확정할 수...
-
당연히 이감이겠지해서 파이널 학원용으로 질렀는데 진짜 파이널 하나같이 안미친게 없네...
-
아니라고 믿을게요 그냥 다 제 잘못인 거임뇨 ㅇㅇ
-
4수하고 보니까 10
내년에 4학년 되는 00년생입니다 편입 생각이 들어 몇년간 놓은 공부 다시...
-
수학 노베가 13
수학 노베가(고1 3월 3등급이고,고2 3월은 4등급,) 지금부터 하루 12시간씩...
-
반수하려면 넓고 평평한 대학으로 선택하십쇼
-
상크스듣는데 A세포와 B세포중 하나이다 중복가능인경우 있었나요..?
-
어제 아웃백 감 10
-
미적 공부 조언 1
미적을 진짜 못해서 서바나 실모 등등 풀면 29번 등비급수만 그나마 풀고 2830은...
-
실모 풀때 a4로 푸시나요? 아님 제본해서 푸시나요?? 4
물론 실모 다 샀습니다 궁금해서 ㅎㅎ..
-
유치원 초등학교 중학교 같이 나왔고, 게다가 바로 옆 아파트인 제...
-
2~3일 안 했다고 감이 약간 사라짐 언어계열은 매일 꾸준히 하는 게 맞음
-
오늘의공부 1
국어:비문학 사설2지문 기출1지문 문학 기출3지문 언매하프모 한세트 영어:하프모...
-
현재 기출 다 끝내고 수특수완 완료했는데 인강없이 문제와 해설로 볼 수 있는 문제집...
-
우흥 우흥
-
오늘 야식은 볼케이노 치밥으로 간다
-
호감고닉
-
과제해야하는데 2
동기부여좀.
-
일단 손떨려서 치킨 시켰오
-
영어 3으로 괜찮다는건 공대얘기고 문돌이는 영어반영비 높은 데 많네
-
그럼 이제 할 수 있는 게 없잖아 미진학은 생각해 봐야 할 문제라 해도 정신과 검사...
-
공부하기싫다 1
오늘 공부량 개적네 몰라 오늘은 여기까지
-
내신때 빡세게 해서 기억이 좀 남아있긴함 평가원은 다 1이었고 더프는 1-2...
-
질문 해줌. 14
비용은 1000덕코. 질문 받기도 하는데 비용은 동일.
-
사람들 있다했을때 난 이해도 못했고 믿지도 않았는데 이런 사람이 많다는걸 깨달음...
-
군수로 연고경 쟁취 ㄱㄴ?
-
낮3 나오는데 28~30 푼 적이 거의 없어요... 6,9모 둘 다 29번만 풀고...
-
'안되'는 없는 말이고 '사궈'는 ㅅ~ㅂ 어디서 튀어나온 말이냐 맞춤법파괴자하고...
-
성한 인문, 건동 높공 성적인데 시립 이따위로뜸..
-
2(96) 2(95) 2 2(95) 2(95) 뜨면 가능?
-
한학기 150만원 따리 과외면 이득이려나
-
뭔가 체감이 생명 유전 푸는거 같냐 ㅋㅋㅋ
-
ㅈㄱㄴ
-
...네. ㅋㅋㅋ 개천절이라고 신나서 외식하고 뒹굴거렸네요 ......
-
5등분은 잼있게 봤는데 비슷한가
-
일본어 4
배워야겠지...? 웃긴 게 중국어 표지는 이럼
-
국어 실모 풀다가 언매에서만 3개 틀리는 ㄹㅇ사고가 나서 멘탈이 개털렸는데 취약점...
-
“그래서엑셀딸깍하면되는게왜이렇게오래걸리냐고“
-
내년에 의대가면 7
내년에 의대가면 힘들어질까요? 인서울 의대는 쫌 낳으려나요?
-
오늘이 개천절이였네
-
밤샌다vs잔다 4
내일 생명, 영어 밤 샌다vs잔다
-
10월 12일 논술인데 민증 신청을 2일에 해서....그 전에 나오는거는...
-
세지 이모다 0
이모다 16분컷 48 good
-
물리 실모 다떨어져서 손떨리는 중이었어 ㅜㅜ
-
저는 학교에서 쓰는 거 그대로 아니면 그냥 생년월일 씀
-
집에가고싶다 0
파수인 개이쁨
-
진짜 40일전인데 실모 ㅈㄴ 틀리는거보고 진짜 살자마렵다 실모는 실모라서 신경쓰지...
박제당했다
행님 자기장 전기력파트는 양치기를 해야하나요… 특히 케이스 나누는 문제가 너무 까다로워요 ㅠ
자기장은 결국 케이스를 어떻게 나누고, 어떤 특이점을 잡는지가 중요해서 양치기가 답입니다…!!
전기력은 무작정 양치기보다는 특정 상황을 외우고 있는게 좋습니다!!
예를 들면은 A와 B의 전하량 크기를 비교하는 문제가 나오면, 오히려 C를 보는게 좋다든지 말이에요!
자기장에 비해 훨씬 양치기를 덜 하셔도 괜찮아요 ㅎㅎ
특수 상대성 이론은 관성계 사이의 변환
--> 광속 불변(*중요)을 만족시키려면, 변환 중에 어쩔 수 없이 길이가 짧아지거나 시간 간격이 늘어나도록 만들어야 됨
... "동시성의 상대성"이 나타나는 이유
--> 관성계 사이에서 변환이 있더라도, 시공간의 한 점[i.e., (x, y, z, t)]이 두 점으로 나뉘어 변환되지 않음
--> 한 관성계에서 사건이 시공간의 한 점[i.e., (x, y, z, t)]에서 동시에 발생했다면, 그 사건은 다른 관성계에서도 시공간의 한 점[i.e., (x', y', z', t')]에서 동시에 발생함
... 국소성, "한 장소 동시성"이 나타나는 이유
'한 장소 동시성'이라는 말이 수험생들 사이에서 많이 쓰이지만, "장소"라는 단어가 가지는 느낌 때문에 시공간에서 '시간'의 중요성이 좀 묻히는 것 같아서, 개인적으로 별로 좋은 용어는 아니라고 생각해요,,
다들 “장소가 하나”라고 외우니까 헷갈리기 쉽고 그래서
한 장소 동시성 —> 이 말을 좀 어떻게 하면 좋겠는데
딱히 표현을 할 말이 없어서 아쉬워요
완전 동감합니다!!
저는 동일시점 동일장소는 동시성의 예외다?라고 하는 편이에요 정확히는
1. 다른 관성좌표계에서 동시성은 항상 바뀐다
2. 동일시점 동일장소만 예외다
안녕하세요 선생님
빛이 a, b를 향함 - 하나의 사건
빛이 a에 도착 , 빛이 b에 도착 - 두 개의 사건, 따라서 상대적 좌표계에서 다르게 관측됨
a에서 빛이 가운데를 향함, b에서 빛이 가운데를 향함 - 두 개의 사건, 따라서 상대적 좌표계에서 다르게 관측됨
가운데에서 빛이 a, b가 동시에 도착함 - 하나의 사건
이렇게 이해했는데 맞나요??