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아인슈타인의 상대성 이론에 대해 질문드립니다.
글쓴이 : 최호석 날짜 : 2015-09-22 (화) 11:14 조회 : 1578
그저께 물리학에 대한 다큐멘터리를 보았는데, 내용이 아인슈타인의 특수 상대성 이론에 관한 것이었습니다. 이 이론의 가정은 빛의 상대 속도는 항상 일정하다는 것인데 이것은 아인슈타인이 맥스웰의 방정식으로부터 이끌어낸 가정이라는 뉘앙스로 모호하게 설명하더군요.
"빛의 상대 속도가 항상 일정하다"는 것을 정말 맥스웰의 방정식에서 이론적으로 이끌어 낼 수 있는지, 아니면 다른 관찰이나 실험으로부터 확인된 것인지를 알고 싶습니다.
또한 이 결론에 이르는 과정을 대충이나마 알고 싶습니다.

좋은 하루 보내세요.

장지웅 2016-12-02 (금) 03:00
일단 몇가지 스토리를 이야기 해드리겠습니다. 먼저 맥스웰 방정식. 우리가 맥스웰방정식을 풀면 Electric field와 Magnetic field에 대한 파동장정식을 얻을 수 있습니다. 이 경우 그 파동은 Permeability(투자율), Permittivity (유전율)의 곱에 반비례합니다. 이 요소들은 진공에서 특정값을 가지는데 이를 기반으로 계산해보면 빛의 속도를 얻을 수 있습니다. 상수들의 곱이므로 결과도 상수죠. 여기서 빛의 속도가 일단 예측됩니다.

하지만 빛의 속도를 측정하는 것은 그리 쉬운일이 아니였습니다. 심지어 에터르라 불리는 물질의 바람으로 빛의속도가 달라질 수 있다고 생각했죠. 적어도 마이컬슨이 실험하기 전까지는요. 이 마이컬슨이 어떤일을 했느냐. 바로 간섭계를 만들어 에테르바람에 따른 빛의 속도를 측정하는 것이였습니다. 구체적으로 지구가 자전하면서 에테르의 바람을 느끼며 그 바람의 방향에 따라 빛의 속도가 영향을 받을것이라 생각했습니다. 하지만 어떤 방향에서든지 빛의 속도는 일정하게 측정됬죠. 따라서 이를 기반으로 빛의 속도가 얼마고 빛의 속도는 불변이다 라는 것을 기반으로 아인슈타인이 특상을 만드는데 도움을 주었습니다.

참고하면 좋은 자료들: Griffith Electrodynamics (7장 9장)/ Beiser Modern Physics (1장)

***말이 어려우셨다면 죄송합니다. 궁금한전 있으시면 댓글 달아주세요.
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