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빛의 속도에 관련된 질문들...
즌고니
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작성일: 2018-08-03 17:08:32
조회: 325  /  추천: 3  /  반대: 0  /  댓글: 12 ]

본문

 

빛의 속도는 일정하다는 가정하에 빛의 속도로 달리는 우주선에서 내가 달리는 방향으로 거울을 보면

거울의 내가 보일까? 라는 질문이 있었죠.

당시의 대부분의 물리학자들은 보이지 않을거다..

왜냐하면 빛의 속도는 일정하니 내가 보는 그 빛이 앞으로 나아갈때 우주선이 빛의 속도로 달리니까...

라고 했었고...

 

또 후속 문제가 빛의 속도에 가깝게 달리는 우주선에서 거울로 내 뒷 모습을 볼 수 있을까? 였습니다.

 

1. 빛의 속도로 달리는 우주선에서 정면에 놓인 거울에 비친 내 얼굴을 볼 수 있을까?

2. 거의 빛에 가까운 속도로 달리는 우주선에서 내 뒤통수를 볼 수 있을까?

 

하는 문제입니다.

 

이 문제로 인해 아인슈타인은 특수상대성 이론의 토대를 완성합니다.

그 어린나이에 특수상대성이론을 발표하고 10년 후에 일반상대성 이론을 발표합니다.

특수상대성 이론을 26살에 발표...

모든 증명을 완료하고 10년뒤 일반 상대성 이론 발표.

 

뭐 천재니까요.

 

그럼 1번과 2번의 정답을 알려주세요~~~

 

힌트 :

두 대의 기차가 같은 방향으로 시속 100킬로미터로 달린다면 기차 안에 있는 사람은 다른 쪽의 기차가 멈춰 있는 것처럼 보인다.

두 대의 기차가 각각 시속 100킬로미터로 서로 반대 방향으로 달린다면 기차 안에 있는 사람은 다른 쪽의 기차가 시속 200킬로미터로 달리는 것처럼 보인다.

이것은 지극히 상식인 현상으로 '속도의 합산 법칙'으로 나타낼 수 있다.

즉, 내가 관측하는 물체의 속도는 자신과 상대의 속도를 더하거나 빼서 나타낼 수 있다.

물체가 빛의 속도로 움직여도 마찬가지여야 한다.

시속 100킬로미터로 달리는 기차를 타고 같은 방향으로 움직이는 빛을 보면 빛은 빛의 속도에서 100킬로미터를 뺀 만큼 보이고, 기차가 반대 방향으로 달린다면 100킬로미터를 더해 주어야 한다.

그렇다면 빛의 속도로 움직이면서 거울을 보면 얼굴에서 나온 빛이 절대 거울에 닿지 않을 것이다.

따라서 거울에 아무것도 비치지 않는다.

 

그런데 빛의 경우는 어떤 경우든 항상 일정한 속도를 가지고 있다.

속도의 합산 법칙이 성립되지 않는다.

 

입니다.

 

금요일 오후라 그냥 궁시렁궁시렁 대고 있습니다.

절대 일하기 싫어서 그러는 건 아니라고 생각하면 경기도 오산가는 길에 송산 포도가 유명하다는 어느

지인의 입장을 글로 쓴다고 말할 수 없는 비유를 들어 설명하지 않을 가정을 내릴 수 있는 결론을 도출함에 있어 필요한 입장을 정리해볼 수 밖에 없을 것처럼 꾸미기도 하다고 추측할 가능성을 내비칠... 


추천 3 반대 0

댓글목록

작성일

1. 보인다. 2. 안보인다.

    0 0
작성일

보일 거 같기는한데요
빛의 속도로 달리는 우주선 앞에 거울이 놓여있으면 얼마나 떨어져있어야 할까요?ㅎㅎ
호킹박사님 돌아가시면서 박사님이 쓰신 우주관련 서적 읽어봤는데 재미있더군요~

    1 0
작성일


음... 저는 그냥 가만히 있을께요...

    2 0
작성일

..

    1 0
작성일

일단 빛의 속도는 매질에 관계없이 일정합니다.
물 속이던 진공이던 일반 공기중이던 빛의 속도는 동일합니다.
다만 빛의 속도를 아주조금 변경할 가능성이 있다는 것을 표현한 논문이 최근래 나왔을 정도죠. 그것도 수마이크로초만 가능합니다.
아인슈타인은 양자역학에 대해서는 반대파였죠.
그래서 하이덴베르크와 많이 싸우게 됩니다.
특히 제5차 물리학회에서 발표한 불확정성의 원리 때문에 대척점에 이르게 됩니다.
죽기직전까지 양자역학을 받아들일 수 없다고 했죠.
하지만 퀀텀점프 즉 양자를 추돌하면 분자가 특정 위치로 점프를 하는데 이 점프를 증명하는 증명식을 아직도 내 놓지 못하고 있습니다.

    1 0
작성일

대표되는 두개의 방정식이 있는데 하나는 행렬을 통해 푸는 법이었고 하나는 슈뢰딩거의 방정식이었죠. 두개의 방정식의 결론은 같았으나 왜 아직도 퀀텀점프가 이뤄지는지는 숙제로 남아있습니다. 그냥 확률로만 존재를 알 수 있다고 덮어버렸습니다.
그러니 고전역학에 뛰어난 아인슈타인이 그냥 물러날 수 없었죠.
학회 끝까지 그리고 죽기 직전까지 반론을 제기합니다.
그 반론때문에 양자역학이 발전하게 되지만요.

    1 0
작성일

.,

    1 0
작성일

굴절률이라는 아주 반가운 단어가 나와서 추가로 답변을 달아봅니다.
빛에 대해, 양자에 대해, 양자역학에 대해 논의한다면 2박3일을 얘기해도 다 못할 것이지만...그래도 간단하게만 써 봅니다.
그것은 정확하게 말하면 빛의 속도가 변하는게 아니라 빛이 흡수, 재방출되는데 시간이 걸리는 것이라 할 수 있어요.
즉 스넬의 법칙에 딸 속도와 파장이 변하는 것 처럼 보이는 것 뿐입니다.
원자들이 빛을 흡수, 재방출 시키는 데 시간이 걸리는 것이기에 , 누적된 매질의 두께에 따라 빛의 속도는 선형으로 줄어야 하는데... 한 번 매질 변화면을 통과한 빛의 속도는 더이상 변하지 않습니다.
매질의 원자가 전자기파인 빛을 흡수하는데 정확하게는 빛의 파동을 흡수하는 것이라 봐야합니다.
논문 후반부에서는 아마 이 현상을 정확히 기술해 줄 것입니다.
빛이 굴절되는 현상은 탄성계수를 통해 알 수 있는데..
Ep = 1/2kx^2 입니다.
고유 진동수(Wn)를 root(k/m) 으로 정의하니까
k = Wn^2 * m
Ep = 1/2Wn^2 *m * x^2
Ep = 1/2(Wn * x)^2 * m
관성계 질량 m 을 에너지저장용량 r 로 치환할 수 있는데... 진동/파통에 따른 관성질량에 대한 해석으로 가능합니다.
Ep = 1/2(Wn * x)^2 * r
즉. 에너지 불변시 동일시간의 진동수는 진폭과 반비례, 에너지저장용량이 증가하면 진동수와 진폭의 곱은 감소
k = Wn^2 * m
e = W^2 * r
이걸 치환하면
Ep = 1/2ex^2 = 1/2(w*x)2 * r
즉 매질에 따라 속도가 차이가 나는 이유는 매질에 따라 탄성변수e가 다르기 때문이됩니다.
탄성변수가 늘어날 경우, 진폭은 줄어들고 고유진동수, 진동저항이 늘어납니다.

    1 0
작성일

결론은 빛의 속도가 변하는게 아니라 빛이 흡수, 재방출 되는데 시간이 소비된다가 정답입니다.
매질이 아무리 두껍던, 얇던.. 매질의 두깨에 빛의 속도가 비례하지 않습니다.
굴절에 따른 소모(파동성)일 뿐이지 속도의 변화는 아니라고 하는게 정설입니다.
또 이렇게 써 놓으니 전자기파와 성질이 비슷하지만 다른 빛의 성질이 생각이 나서..
전자기파가 매질에 닿았을 때 자기장에 의해 전자가 유도되고 에너지가 흡수가 됩니다. 그런 이유로 빛은 매질을 통과하지 않습니다. 단 전기장과 자기장이 가지는 시간당 파동에너지 Ep  만 흡수가 되고 e 의 변화에 의해 파장이 짧아지거나 길어지는(보통 짧아짐) 결과를 가져 옵니다.
단위 시간당 파동수를 보존하기 위해, 파동의 진행 속도는 느려지며, 이 주파수는 실질적으로 입사 주파수의 주파수와 동일하게 되므로 동일한 성질의 전자기파가 생성됩니다.
좀 복잡한 설명이긴 한데 매질을 통과한 빛은 마지막에 전달된 파동이 다시 매질간 경계에서 파장이 변하며 빠져 나오는 현상으로 보는것이 어떤가 합니다.

    1 0
작성일

.

    1 0
작성일

덕분에 오랜 기억속에 있었던 이야기들을 끄집어 낼 수 있었습니다.
요즘은 이런 대화하는 사람이 없어요. 전혀...
그래서 제가 감사를 드립니다.

    1 0
작성일

제 답변은 정답이 아닐 겁니다.
왜냐하면 아직 양자역학의 단계는 완성되지 못했습니다.
따라서 계속 적으로 발전하고 반론이 나오고 새로운 증명과 새로운 가설들이 나오고 있기 때문입니다.
양자역학이 거의 완성이 되면 어쩌면 우리는 전혀 새로운!!! 컴퓨터를 다루고 있을지 모르겠습니다.

    1 0



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