SF 영화, '인터스텔라' 이해가 안된다면?

빛의 물리학 1부 - 빛과 시간 특수상대성 이론 Part3

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갈릴레오의 상대성 원리는
우주를 지배하는 우주법칙으로 굴림하다가
20세기 초, 한 아마추어 과학자를 만나게 되죠.

아인슈타인입니다.

아인슈타인은 갈릴레오의 상대성 원리에서
나와 상대의 속도를 계산할 수 있다는 것에 주목합니다.

오토바이가 나타났어요?

달립니다..

예를 들면 이런 거죠.

나는 오토바이를 타고 같은 속도로 가고 있습니다.

시속 100km

이 속도는 사실 정지하고 있는 사람이 본 속도입니다.

저기 자동차도 가고 있습니다. 시속 50km

자동차 운전자가 봤을 때 오토바이는 50 입니다.

그렇지만 서 있는 사람이 보면 오토바이는 여전히 100입니다.

오토바이의 속도는 하나인데..

보는 사람에 따라 속도는 달라집니다.

움직이는 물체의 속도는 절대적인 것이 아니라..
보는 사람에 따라 달라지는 상대적인 것입니다.

........................

베른에는 마음맞는 친구들과 모임도 있었습니다.
이름도 있어서 올림피아 아카데미
친구들과 가장 행복한 시절을 보낸 이 모임의 정체는

사실 독서토론 클럽이었습니다.

철학자 스피노자도 읽었고, 수학자 프앵카레도 읽었습니다.
당대 핫 이슈 전기와 자기의 상호관계를 다루는

전자기학은 단골소재였습니다.

17살 아인슈타인 그토록 궁금해하던 의문도 거기서 나왔죠.

저기 빛이 갑니다. 

내가 빛과 같은 속도로 쫓아가서 빛을 바라본다면
어떻게 될까? 라는 그 질문이죠.

빛은 전기와 자기의 문제였습니다.
전기와 자기가 교차하며 끊임없이 앞으로 나아가는 것
이미 밝혀져 있었죠. 

그런데 빛은 좀 이상합니다.
빛이 앞으로 가는 이 모습은 우리가 아는 어떤 움직임과 닮았습니다.

.............................

17살의 이 청년은 아침마다 바람의 속도와

기압을 체크하고 파도를 향해 달려갑니다.
장래 뛰어난 서퍼가 되는 것이 꿈인 '션'입니다.
멋진 라이딩을 하려면 좋은 파도가 와 줘야 합니다.

날마다 션을 덮치는 파도
파도는 어떻게 오는 걸까요?

이 줄을 잡고 흔들면 파동이 생깁니다.
줄이 이동하는 것이 아니라 진동이 이동하는 것이죠.

이 진동이 에너지를 전합니다. 

파도도 이 줄처럼 물이 이동하는 것이 아니라 진동이 이동하는 것입니다.

션이 날마다 기다리는 것은 사실 물이 아니라 진동이죠.

파도를 타는 것은 진동과 함께 나아가는 겁니다.

갑자기 영상이 정지했습니다.

결국, 정지된 모습의 진동 모습을 볼 수 있다는 것입니다.

빛도 파동의 성격이 있습니다.

내가 빛 속도로 가면 빛도 정지된 모습을 볼 수 있어야 합니다.

내가 빛 속도로 가서 빛을 본다면 어떻게 될까?

이 질문은 어린 시절 아인슈타인의 일면을 짐작하게 합니다.

공부를 못했다는 이야기가 있지만..
대수, 기하학, 물리 과목들은 만점입니다.
특히 첨단물리학에 관심이 많았습니다.

영국 물리학자 맥스웰이 밝혀낸 빛의 성질도 이미 알고 있었습니다.
그래서 열일곱에 그런 의문을 가졌던 거죠.

멕스웰은 빛이 잠시도 멈추지 않고 계속해서 나아간다는 것을 밝혀냈습니다.

그럼, 내가 빛을 쫓아가도 빛은 앞으로 가 버린다는 얘깁니다.
내가 빛 속도로 갈 때, 빛의 상대적 속도는 0
그럼 빛이 멈춰있는 모습을 볼 수 있어야 합니다.
그게 불가능하다는 거죠.

갈릴레오가 틀렸을까요?

여기서 아인슈타인은 기발한 생각을 합니다.

다시 오토바이가 시속 100km로 달립니다.
하지만 시속 50으로 가는 자동차가 보면 오토바이는 50입니다.
속도는 보는 사람에 따라 달라집니다.

빛은, 혹시? 다르지 않을까?

50의 자동차가 봤을 때도 초속 30만km

100의 오토바이가 봤을 때도 초속 30만km 

정지된 사람이 땅에서 봐도 초속 30만km

내가 아무리 쫓아가도 빛은 항상 30만km로 도망가는 것이 아닐까?

빛의 속도는 누가 보더라도 항상 초속 30만km입니다.

내가 100km로 움직이든 10,000km로 움직이던 변함이 없습니다.

심지어 반대방향으로 움직이더라도 말이죠.

이것이 아인슈타인의 생각이었습니다.

최종수정 : 2016.10.29 15:28

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원작 > EBS
http://www.ebs.co.kr/tv/show?prodId=348&lectId=10151419 

영상은 대충 10분 씩 끊어져서 총 50분 분량이고요

틀어놓고 듣기만 해도 이해가 될 정도로

영상이 아주 잘 제작되었다 생각합니다.