아인슈타인의 특수 상대성 이론 공식에 대한 간단한 해석

상대성 이론은 크게 두가지로 나뉘는데 1905년에 발표한 특수 상대성 이론과 1915년 발표한 일반 상대성 이론으로 나뉩니다.  이번편에서는 아인슈타인의 특수 상대성 이론을 공식을 바탕으로 그에대한 간단한 해석과 의미를 알아보겠습니다.
 
특수 상대성 이론:
 
1.질량-에너지 등가성 공식

이 공식은 가장 잘 알려진 특수 상대성 이론의 핵심이론입니다. 이 공식은 현대과학을 상징하는 공식이라고 해도 과언이 아닐 것입니다. 이공식에 의하면 에너지는 질량(m)x빛의 속도(c)의 제곱과 같다는 것을 의미하며 이는 질량이 에너지로 변환될 수 있음을 의미합니다. 또한 이론은 질량이 작더라도 큰 에너지를 얻을 수 있음을 보여주고 있는데 그 이유는 에너지는 질량곱하기 빛의 속도의 제곱이기 때문에 우리가 알다시피 광속은 대략 3억 m/s 정도 이므로 만약 질량이 1g인 어떤 작은 물체가 에너지로 완벽하게 변환된다고 가정하면 실로 어마어마한 에너지가 될 수 있다는 것을 의미합니다. 
이는 현실세계에서 질량을 어떻게 순수한 에너지로 변환 할 수 있는가? 이것이 가장큰 문제인데 이는 핵분열 이라는 방법을 과학자들이 적용하면서 작은 질량의 물질로 큰 에너지를 얻는 방법의 시작을 시도 했다고 볼 수 있습니다.
 
2.시간 팽창

이공식에서 v는 물체의 속도, c는 빛의 속도를 의미합니다. 이 공식에 의하면 빠르게 움직이는 물체의 시간(t')이 정지한 관찰자의 시간(t)보다 느리게 흐른다는 것을 나타냅니다. 그 이유는 분모인 빛의 속도의 제곱으로 분자인 물체의 속도의 제곱을 나누고 그 값을 1에서 뺀후 제곱근을 구하고 구해진 값으로 관찰자의 시간을 나누면 물체의 시간이 되는 것이기 때문에 어찌되었든 빠르게 움직이는 물체의 시간은 정지한 관찰자의 시간보다 느리게 되는 것입니다. 결과적으로 물체의 시간과 정지한 관찰자의 시간이 같아지기 위해서는 빛의 속도와 물체의 속도가 같아야 된다는 것입니다. 
결과적으로 이 공식은 우리가 사는 현실 세계에서 300km/s의 고속열차를 평생 타고 100살까지 그 안에서 생활한다고 해도 자기 인생에서 1초도 안되는 시간을 줄일 수 있을 것입니다. 공식에 따른 이론으로 보자면 빛보다 훨씬 빠르게 움직일 수 있다면 시간이 체감 할 수 있게 느리게 갈 수도 있지만 이는 현실에서 불가능한 일일 것입니다. 
그러나 이 이론은 우주입자 또는 전자,원자, 양성자, 중성자등의 세계에서는 의미 있는 역할을 할수 있고 원자시계등 과학적 또는 물리적 측정에서 의미있는 역할을 하고 있습니다.   
 
3.길이 수축

이 공식에서 v는 물체의 속도, c는 빛의 속도를 의미합니다.  이 공식에 의하면 빠르게 움직이는 물체의 길이(L')가 정지한 관찰자의 길이(L)보다 짧아진다는 것을 의미하고 있습니다. 이 공식에서 알 수 있듯이 물체의 속도가 빛의 속도에 가까워 질수록 L은 작아지므로 결국 물체가 매우 빠른 속도로 이동 할 수록 길이가 짧아 진다는 의미 입니다. 
이 공식과 이론 또한 그 현상을 우리 일상에서 관찰하기는 거의 불가능합니다.
 
시간팽창과 길이수축 이론의 현상을 우리 일상생활에서 관찰하기는 거의 불가능하지만 이 공식을 통해 우리는 절대적인 시간 또는 절대적인 길이는 존재하지 않고 결국 관찰자의 상태에 따라 달라질 수 있음을 알 수 있었습니다. 
 
과학은 이렇듯 우리가 인지하지 못하더라도 본래 가지고 있는 현상과 원리를 밝혀내는 아주 철학적인 학문이면서도 근본적인 질문에 대한 답을 찾아가는 학문이여서 더욱 매력있는 학문 같습니다.