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Date 2011/07/06 18:34:57
Name 기적의미학
Subject 특수상대성이론에서 시간지연에 대한 추가질문입니다.
특수상대성이론에서 시간지연현상의 설명이 잘 이해되지 않아 추가적으로 질문드리려고 합니다.
광자시계가 아니라 다른 시계도 왜 똑같이 시간지연현상이 일어나는지 잘 이해되지 않아 질문드렸었습니다.
https://pgr21.com/zboard4/zboard.php?id=bug&page=1&sn1=&divpage=20&sn=off&ss=on&sc=on&keyword=%EC%8B%9C%EA%B0%84%EC%A7%80%EC%97%B0&select_arrange=headnum&desc=asc&no=108855

아래가 어느 문서(이전 질문)에서의 설명이었습니다.
빛 펄스 시계는 대부분의 사람들이 알고 있는 시계보다 매우 이색적이다. 정지하고 있는 뻐꾸기 시계를 운동하고 있는 뻐꾸기 시계와 비교하면 어떻게 될까? 여기서도 운동하는 시계가 더 느리게 갈까?
상대성 이론을 이용하면 결과를 쉽게 예측할 수 있다. 상대 운동이 있건 없건 간에 모든 관측자에게 뻐꾸기 시계는 똑같은 빠르기로 간다고 가정하자. 뻐꾸기 시계와 빛 펄스 시계(이 시계는 운동하고 있으면 더 느리게 똑딱거린다)를 우주선에 두는 경우를 생각하자. 지상에서 두 시계는 똑같은 시간을 나타낸다.
비행 중 두 시계는 지상에 있는 관측자에게 다른 시각을 나타낸다. 왜냐하면 빛 펄스 시계는 느리게 똑딱거리는 반면, 뻐꾸기 시계는 가정에 의해 지상의 시계와 같은 빠르기로 가기 때문이다. 그러나 우주선에 있는 관측자에게 두 시계는 같은 시간을 나타낸다. 그것은 그 관측자에게 두 시계는 정지해 있고 그에게서 멀어지는 것은 지상에 있는 시계이기 때문이다. 그러므로 시계들의 작동을 지배하는 물리 법칙들은 지상과 우주선에서 달라야 한다. 이것은 상대성 원리와 모순된다. 모든 운동하는 시계는 정지해 있는 시계보다 느리게 똑딱거린다.

그리고 스카이님의 답변에 의하면,
"지상에서 관찰할 때의 두 시계의 상태와 우주선에서의 상태가 동시에 있으나 다르게 되죠. 시간이 다르게 흐르니 동시라는 말이 좀 이상하긴하지만 우주선이 지상으로 돌아왔을 때를 생각해 보면 두 시계의 상태가 우주선에 탄 관찰자 입장에서는 뻐꾸기나 빛펄스나 같은 시간을 유지해야하나 지상의 관찰자입장에서는 두 시계가 다른 시간을 가리키고 있어야 하는 상황이 발생합니다. 이런 모순은 처음 가정이 잘못된 것이고 따라서 정지했을 때나 움직일 때나 같은 속도로 똑딱이는 시계는 없다는 겁니다."
라고 하셨습니다.

그런데 갑자기 드는 의문점이 있습니다.  등속운동하고 있는 우주선에서의 두 시계를 지상에서의 관찰자가 볼 때와 우주선에서 볼 때 차이가 생기는 것이 왜 모순인지 잘 이해가 가지 않습니다.
이상한 예일지는 모르겠는데, 우주선안에서 손전등으로 양쪽에서 관찰자를 비추어서 빛이 동시에 도착하였다고 할 때, 우주선에서는 두 손전등이 동시에 켜진 것으로 관찰이 되고, 지상의 관찰자에게는 두 손전등 중 다른쪽이 먼저 켜진 것으로 보이는 것과 어떤 차이가 있는지 모르겠습니다.

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죄짓지마라
11/07/06 19:47
수정 아이콘
스카이님의 답변을 잘못이해하신것 같은데요

"두 시계의 상태가 우주선에 탄 관찰자 입장에서는 뻐꾸기나 빛펄스나 같은 시간을 유지해야하나 지상의 관찰자입장에서는 두 시계가 다른 시간을 가리키고 있어야 하는 상황이 발생합니다."

이 부분을 보면 지상의 관찰자 입장에서 '두 시계간의 차이가 생기는 것'이 모순이라고 했습니다.
시간차이가 생겼다는 것은 두 시계에 서로 다른 물리법칙이 적용되었다는것이기 때문이구요
(다른 계에서 물리법칙이 서로 다르게 변화했으니까요, 이는 아인슈타인의 가정에 어긋납니다)


기적의미학님께서 이해가 되지 않는다는 다음 문장이

"등속운동하고 있는 우주선에서의 두 시계를 지상에서의 관찰자가 볼 때와 우주선에서 볼 때 차이가 생기는 것이 왜 모순인지 잘 이해가 가지 않습니다."

지상의 관찰자가 보았을 때 두 시계의 시간 차이가 없어야 한다는것이고,
마찬가지로 우주선의 관찰자가 볼 때에도 두 시계의 시간차이가 나서는 안된다는 의미라면,
이는 모순이 아닙니다.

단지 시간지연에 의해 두 관찰자가 측정한 시간간격의 차이는 생기겠죠.
기적의미학
11/07/06 19:56
수정 아이콘
죄짓지마라 님// 감사합니다. 아직 시간지연현상에 대해서 잘 이해가 되지 않네요.T.T(댓글 추가하였습니다.)
다른 글에서는 그냥 간단하게 만약 다른 시계의 경우 시간지연이 발생하지 않는다면 어느 관측계가 움직이고 있는지 알 수 있다 이런 식으로 설명하던데, 문과 출신이라 무슨 말인지 잘 이해가 안가더라구요.

다른 시계에 시간지연현상이 없는 경우, 지상에서 보나 움직이는 우주선에서 보는 경우에 다른 상태가 나타나야 할 것 같은데..
지상에서 우주선의 시계를 보는 것과 우주선에서 지상에 위치하는 시계를 보는 경우를 비교하자니 차이가 없는 것처럼 보여서 어떻게 생각해야 할지 모르겠습니다.

그리고, 전 글에서 다른 분들 설명으로는 광시계와 뻐꾸기시계에 적용되는 물리법칙이 다르면 안된다고 하는데, 왜 그런지 잘 이해가 가지 않습니다. 광시계와 뻐꾸기시계 형태(?)가 다르니 물리법칙이 다를 수 있는게 아닌가 하는 생각도 드니 헷갈리네요.T.T
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