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상대성 이론 Theory of Relativity |
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1. 개요
proper length동기화된 두 시계가 존재하는 관성계에서, 두 시계 사이의 공간적 간격. 시계들이 동기화되어 있다는 것은 상대성이론의 관점에선 두 사건(event)이 같은 시간에 일어나는 상황으로 해석된다. 상대성 이론에서는 동시성의 상대성을 고려하여 두 사건 사이의 관계를 다룬다. 고전물리학과 달리, 두 사건이 한 좌표계에서 동시에 일어난다 해도 다른 좌표계에서 엇박자로 발생할 수 있다. 사건의 정의는 고유 시간항목 참고.
2. 고유 길이
상대성 이론에서 말하는 고유 길이(proper length)는 다음과 같이 정의할 수 있다.두 사건이 어떤 관성 좌표계에서 같은 시각에서 발생하였을 때, 그 관성 좌표계 기준으로 잰 거리가 고유 길이이다.
두 사건이 어떤 관성 좌표계에서도 동시에 일어나지 않을 수 있다. 이 경우 두 사건은 같은 위치 다른 시각에서 일어나는 관성 좌표계를 찾을 수 있는데, 이건
고유 시간으로 다루어진다.길이 수축에 따르면 움직이는 물체의 길이는 수축해 보인다고 말한다.
[math( \displaystyle L = \gamma^{-1} L_0, \quad \gamma^{-1} = \sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}} )]
그렇지만 서로 다른 두 사건(P, Q) 사이의 거리는 두 사건 사이의 고유길이보다 크거나 같다.
[math( \displaystyle x_Q-x_P = \gamma (x_0Q-x_0P))]
이렇게 나오는 이유는 물체의 길이를 이야기 할 때에는 물체의 특정 지점의 궤적 사이의 간격을 의미하기 때문이다. 궤적은 시공간 상에서 선(정확히는 세계선)으로 나타나며, 두 사건은 시공간에서 볼 때 점이기 때문. 물체의 길이가 줄어드는 현상은 길이 수축 문서에 유도가 되어있다.