특수 상대성 이론

아인슈타인이 1905년에 발표한 '움직이는 물체의 전기역학에 대하여'에서 제안된 특수 상대성 이론은 광속이 모든 관성계의 관찰자에 대해 동일하다는 원칙을 근거로 시간과 공간 사이의 관계를 기술한 이론으로 뉴턴 역학과 맥스웰의 전자기 이론 사이의 모순을 해결했다.

출처 : snappa.com

특수 상대성 이론의 결론

시간과 공간은 절대적이지 않고 속도에 따라 상대적이라는 결과를 내세운 이론이다.

1. 질량, 에너지 동등성 - 질량이 에너지로 에너지가 질량으로 바뀔 수 있다.

2. 관찰자에 대해 빠른 속도로 운동하는 물체는 고전적 운동량보다 더 큰 값을 가진다.

3. 시간 지연 - 관찰자에 대해 빠른 속도로 운동하는 물체는 시간이 느려진다.

4. 길이 수축 - 관찰자에 대해 빠른 속도로 운동하는 물체는 길이가 짧아진다.

 

특수 상대성이론이 성립하기 위한 두 가지 가설

1. 상대성 원리

물리학의 모든 법칙은 모든 관성 기준틀에서 동일하게 적용된다. 즉 서로에 대해 등속도로 운동하는 두 관찰자에게는 동일한 물리 법칙이 적용되며 상대성 원리이자 특수 상대성이론이라는 이름의 근원이다.

2. 광속 불변의 원리

빛의 속력은 관찰자의 속도나 광원의 속도와 관계없이 모든 관성 틀에서 동일한 값을 갖는다. 한 관성 좌표계에서 광속으로 것으로 관측된 물체는 다른 관성 좌표계에서도 광속으로 운동하는 것으로 관측된다는 의미다.

상대성이론의 의미

상대성이론의 등장으로 기존 물리학적 의미와 결론의 오류를 재정비하는 등 물리학 체계의 판도를 바꿨으며 현대 물리학의 대부분에 영향을 줬다. 물리학의 근간이었던 에너지 보존법칙과 운동량 보존의 법칙마저 수정되었으며 모든 물리량이 갈릴레이 변환이 아닌 로런츠 변환의 지배를 받게 되었다. 물리량의 정의도 텐서로 정의되며 랭크에 따라 스칼라 혹은 벡터로도 불리지만 텐서의 한 분류로 본다. 이틀 텐서의 근본적인 성질은 로런츠 변환에 대해 불변인데 이는 상대성원리와 광속 불변의 원리를 수용한 결과다. 또 뉴턴 역학의 특수한 조건에서의 오류 즉 물체의 속력이 느린 경우에서만 맞는 법칙으로 범위가 축소되었다.