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인터스텔라와 다중우주 존재의 가설 저번 글에 우리가 사는 공간은 3차원이지만, 이 공간이 물질로 인해 휘어진다면 이 얘기는 우주가 최소한 4차원 이상의 시공간으로 돼있다는 이야기가 된다고 하였습니다. 정확히는 4차원 이상의 시공간이 된다는 이야기입니다. 게다가 휘어지는 차원은 우리 눈에 보이지 않는 차원이어야 한다는 이야기죠. 그런데 이 사실은 아인슈타인 시대에 증명하기에는 역부족이었습니다. 그럼에도 아인슈타인은 재미난 이야기를 했는데, 시공간이 컨트롤될 수 있는 물질이고, 그 시공간 위에 갑자기 엄청 질량이 큰 무게가 나타나면 이 시공간이 큰 영향을 받을 것이라고 예상했습니다. 아인슈타인은 물질로 인해 영향을 받는다는 가정을 통해서 중력파라는 것을 예상합니다. 아인슈타인이 살던 시대에는 기술로 측정하는 게 어림도 없지만, 후대에 블랙홀.. 더보기
아인슈타인의 상대성이론 증명과정(5) 많은 사람들이 뉴턴의 업적 하면 만유인력의 법칙을 발견한 것이라고 생각하실 텐데요, 사실 뉴턴의 업적은 땅과 하늘의 경계를 무너뜨린 겁니다. 뉴턴 이전까지는 모든 물질은 땅으로 떨어지는데 하늘에 있는 달과 별이 왜 지구로 떨어지지 않는가에 대해서 그건 하늘과 땅의 법칙이 다르기 때문이라고 생각했었습니다. 그런데 뉴턴은 물체가 땅으로 떨어지는 걸 보면서 지구가 둥그니까 물체를 세게 던지면 땅으로 떨어지지 않고 빙글빙글 지구를 돌지 않을까 생각했습니다. 물론 아직도 지구가 평평하다고 하시는 분들은 다시 땅과 하늘의 법칙이 다르다는 가정으로 돌아가야겠지만 말입니다. 뉴턴은 땅과 하늘의 경계에 대해 증명하기 위해 사과가 지구로 떨어지는 가속도만큼의 속도로 달이 지구로 떨어질 때 걸리는 시간이 사과가 같은 높이에.. 더보기
중력이 생기는 원인과 아인슈타인의 상대성이론(4) 뉴턴의 운동법칙에는 가속도의 법칙인 F=MA가 있습니다. 힘은 질량 곱하기 속도라는 의미입니다. A라는 누군가와 부딪쳤운동법칙에는 가속도의 법칙인 F=MA가 있습니다. 힘은 질량 곱하기 속도라는 의미입니다. 횡단보도를 건너다가 등치 큰 트럭과 부딪쳤다고 했을 때 그렇게 빠른 속도로 달려오는 게 아니었더라도 우리는 크게다 칠 수 있습니다. 여기서 우리에게 가장 큰 충격량을 준 요인은 질량(무게)입니다. 무게가 무거운 물체와 부딪치면 그 충격량이 가벼운 물체보다 크겠죠. 그렇다고 이 충격량이 그 물체의 무게에만 영향을 받을까요? 이렇게 운동하고 있는 물체가 가진 에너지는 그 물체의 질량(무게)이 높을수록 그리고 속도가 빠를수록 크다는것을 알 수 있습니다. 그래서 무게도 무겁고, 속도도 빠른 비행기가 세계무역.. 더보기
아바타로 알아본 상대성이론(3) 조금 뜬금없는 이야기지만 시공간은 항상 오그라들고 있습니다. 영화 아바타에서도 이 사실이 나옵니다. 아바타가 명작인 데는 다 이유가 있습니다. 지난 포스팅에서 상대성이론에 의하면, 시간과 공간은 따로 분리되는 개념이 아니라 둘 다 같은 차원인데 우리가 시간 차원으로 계속 이동하면서 시간이 변한다고 느끼고 있을 뿐이라고 이야기했습니다. 그 증명으로 뮤온입자에 대해 이야기를 했는데, 사실 뮤온입자 관점으로 보면 조금은 이상합니다. 이 현상을 이해하기 위해 우리가 대기권에서 지표면으로 날아오는 뮤온입자에 올라탔다고 가정해 보겠습니다. 뮤온입자의 속도는 광속의 99.5%라는 가정입니다. 뮤온입자의 수명은 매우 짧아서 2.2 마이크로초에 불과한데, 시간 지연으로 200 마이크로 초동 안 사라지지 않았던 거죠. 그.. 더보기
우리는 항상 빛의속도로 움직이고있다!(2) 저번 포스팅에 이어서 설명하겠습니다. 중요한 개념은 빛의 속도가 절대적이기 위해서는 시간이 변해야 한다는 개념이었죠. 그런데 왜 빛의 속도가 절대적이고 시간이 변하는 것일까요? 아인슈타인은 '왜 운동 상태에 따라 시간이 지연되는가?' '그 이유는 무엇인가?' 하는 두 가지 질문에 대한 답을 원했습니다. 아인슈타인은 시간이 변한다는 현상을 토대로 시간이 공간과 같은 하나의 차원이라는 생각을 하게 됩니다. *아인슈타인의 혁신적생각 이 그래프를 보면 가로축을 공간 차원으로, 세로축을 시간 차원으로 생각해봅시다. 여러분이 만약 KTX를 타고 서울에서 부산을 간다면, 여러분은 2시간 뒤에 부산에 있을 겁니다. 그래프로 그리게 되면 이런 모양이 되겠죠. 아인슈타인은 여기서 놀라운 생각을 하게 됩니다. 우주에 있는 .. 더보기
우주에 태양광 발전을 하는 아이디어(중요) 태양은 인간이 만들어낼 수 없는 어마어마한 에너지를 생산해냅니다. 그러다보니 지상에서 핵융합으로 인공태양을 만들어서 발전을 하겠다는 핵융합 발전같은 연구를 계속하고 있습니다. 그리고 태양광패널을 이용해서 지표면에 도달한 태양에너지를 사용하는 태양광 발전또한 진행중입니다. 하지만 문제는 지표면에 도달한 태양에너지는 우주공간에 쏟아지는 태양에너지의 고작 5분의1밖에 되지 않는다는 것입니다. 그 이유는 지구 대기에 의해서 산란이 되거나, 대기의 먼지에 의해 가로막히기 때문이죠. 게다가 우리나라는 옆나라에서 날아오는 미세먼지의 영향으로 인한 손실또한 무시하기 힘듭니다. 그리고 이 마저도 안개가 끼거나 구름이 끼면 태양광 발전이 불가능합니다. 사실 우리를 살아 숨쉴 수 있게 해주는 대기가 태양광 발전에는 큰 걸림.. 더보기
시간의 상대성이론 쉽게 이해하기(1) 이번에 할 이야기는 상대성이론의 시간지연효과 입니다. 중요한것은 시간지연이 왜 일어나는지부터 알아야합니다. 짧게 요약하자면, 19세기에 맥스웰이라는 위인분이 맥스웰 방정식을 만들어냅니다. 이 방정식의 영향으로 빛이라는게 물질아냐, 파동이냐는 이야기가 나오게 되었고, 매질이 없는데도 파동의 성질을 가진다는 이야기가 나오고 결국 빛이 관측자의 운동상태와 전혀 무관하게 항상 절대적으로 빛의속도를 지닌다는 것까지 알게됩니다. 핵심은 빛의속도는 상대적인것이 아니라, 절대적이라는 개념입니다. 예를들어 자동차가 시속100km로 달리고 있을때 자동차뒤에서 같은속도로 달려오는 자동차는 나와 상대속도가 0으로 동일하기 때문에 자동차의 속도는 0km로 관측이 되겠죠. 그런데 빛은 뒤에서 같은속도로 따라와도 언제나 빛의속도로.. 더보기
뮬러가 알려주는 시간의 비밀 맛보기 저번 포스팅에 이어 엔트로피 가설의 모순에 대해 뮬러의 주장이 이어집니다. 현대 물리학 이론에 따르면 빅뱅 초기에는 힉스 입자가 우주에 존재하는 물질에 질량을 부여하지 않아서 질량이 없었던 시기가 있었습니다. 하지만 엔트로피는 질량과 굉장히 관련이 깊으며 질량이 없다면 엔트로피는 증가하지 않습니다. 결국 우주 초창기에는 엔트로피가 증가할 수 없어서 시간이 흐를 수 없는 시기가 있어야 합니다. 하지만 당연히 엔트로피가 증가하지 않던 시기에도 시간은 흐르고 있었고, 심지어 엔트로피를 감소시킬 수 있음에도 국소적인 엔트로피 감소가 시간 흐름의 변화에 아무런 영향을 주지 않습니다. 리처드 뮬러는 자신의 저서에서 이런 오류를 찾아내는 해답을 제시합니다. 이 과정에서 상대성이론과 양자역학에 대한 놀라운 통찰력으로 .. 더보기

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