물체가 빛의 속도로 이동한다면?

Question

만약에 한 물체가 빛의 속도로 이동한다면 그 물체 입장에서는 일반적인 움직이는 물체들이 느려보일까요? 시간의 흐름도 어떻게 될지 너무 궁금합니다. 광속 물체 입장에서는 시간이 다른 물체보다 느리게 흐를까요?

Answer 1

상대성 이론은 시간이 절대적으로 흐르는 것이 아니라 운동하는 물체에 따라 상대적으로 흐른다는 것을 증명한 이론입니다.

빛의 속도는 약 30만km/s로 일정한데, 오직 우주에서 빛의 속도만 일정함으로써 생기는 현상입니다.

이러한 현상으로 우주선을 타고 운동을 하는 사람의 시간보다 지구에 가만히 있는 사람의 시간이 더 빠르게 지나가게 됩니다.

빛의 속도에 가까워질수록 시간이 느리게 간다고 볼 수 있습니다.

Answer 2

안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.

예를 들어, 시속 100km로 달리는 열차의 승객이 바로 옆에서 시속 200km로 추월하는 열차를 바라본다면 추월하는 열차의 속도는 시속 100km로 보일 것이다.

하지만 플랫폼에 서있던 승객이 바라본다면 추월하는 열차의 속도는 시속 200km로 보일 것이다.

시속 199km로 달리는 열차의 승객이 시속200km로 나란히 달리는 열차를 바라본다면 매우 느리게 움직이는 것처럼 보일 것이다.

그렇다면 빛의 속도에 아주 가까운 속도로 날아가는 우주비행사에게 태양, 다른 별(항성)로부터 발사되어 우주선과 같은 방향으로 나아가는 빛(태양빛, 별빛)은 매우 느리게 보여야 정상일 것이다.

그렇지 않다.

빛의 속도에 가깝게 날아가는 우주비행사에게도 빛(태양빛, 별빛)은 여전히 빛의 속도로 빠르게 지나가 버린다.

(사실 이 부분을 잘 모르겠다.. 빛의 속도는 우주에서 유일한 보편 상수이다)

지구에서 빛의 속도 우주선을 바라본다고 가정해보자.

우주선의 시간(시계)은 지구보다 더 천천히 흐르는 것으로 보일 것이다.

또 우주선의 길이도 그 진행 방향으로 짧아진 것으로 보인다.

마찬가지로 우주선에서도 지구를 바라보면,

지구의 모든 물체가 수축하고 시간이 느려지는 것으로 보인다.

결국 지구 기준에서 빛의 속도 우주선의 시간은 매우 느려지므로,

예를 들어 지구에서 100년이 지나더라도 우주선에서는 1년도 지나지 않는 상황이 발생할 수 있는 것이다.

우주비행사가 몇 달만에 지구로 돌아오면 이미 지구는 몇 십년이 지나버린 것이다.

이렇게 반문하는 사람도 있을 것이다.

우주선에서 지구를 바라보면 시간이 매우 느려진다고 했잖아?

그럼 우주선의 시간이 빨리 가고 지구의 시간이 매우 느리게 가서, 우주비행사가 늙어죽고 지구는 계속 현재인 거 아닌가?

애초 이 사건은 우주선이 빛의 속도에 가깝게 달리면서 시작되었다.

즉 지구 쪽에는 시간이 느리게 흐를 아무런 원인이 없다.

빛의 속도로 달리는 우주비행사의 입장에서 보았을 때 상대적으로 지구의 시간이 느리게 가는 것처럼 보인다는 것 뿐이지,

실제로 시간이 느리게 흐르는 것은 우주선이다.

(시속 200km 열차 승객에게 플랫폼에 있는 사람들이 시속 200km로 멀어지는 것처럼 보이는 이유는,

열차가 달리기 때문이지 플랫폼에 있는 사람들이 시속 200km로 뒷걸음질치기 때문이 아니다)

그럼 빛의 속도에 가깝게 달리면 왜 시간이 느리게 흐르는 것인가?

속도가 거리 나누기 시간이라는 점을 생각해 보자.

속도는 거리/시간이다. (V = d/t)

빛의 속도는 초속 29만 9,792km로 매우 빠르다.

빛의 속도 = 거리/시간

빛의 속도는 우주의 유일한 보편 상수로 변하지 않는다.

따라서 빛의 속도는 변하지 않으므로 변하는 것은 거리와 시간이다.