뉴턴 역학과 상대성 이론의 차이점은 무엇인가요?

Question

뉴턴 역학과 상대성 이론은 우리가 세상을 이해하는 데 있어 중요한 역할을 하는데요 두 이론의 차이점은 무엇일까요? 상대성 이론이 뉴턴 역학보다 더 나은 점은 무엇일까요?

Answer 1

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.

뉴턴 역학은 물체의 운동을 다루는 이론으로, 물체의 위치와 운동량을 측정하여 운동을 예측합니다. 이론에서는 물체의 위치와 운동량은 절대적인 개념으로 취급되며, 시간과 공간은 절대적이고 변하지 않는 것으로 가정합니다. 뉴턴 역학은 우리 일상에서 경험하는 운동을 예측하는 데 매우 유용하지만, 고속 운동이나 물체의 질량이 극단적으로 커지는 경우에는 적용이 어려울 수 있습니다.

반면에, 상대성 이론은 뉴턴 역학을 개선한 이론으로, 물체의 운동을 다룰 때 뉴턴 역학에서 가정한 것과는 다른 개념을 사용합니다. 상대성 이론에서는 위치와 운동량이 상대적인 개념으로 취급되며, 시간과 공간은 상대적이고 변할 수 있는 것으로 가정합니다. 이론에서는 빛의 속도와 관련된 개념인 광속 상수도 중요한 역할을 합니다. 상대성 이론은 고속 운동이나 매우 큰 질량을 가진 물체의 운동을 예측하는 데 매우 유용하며, 우주 공간과 같은 극한 상황에서도 적용이 가능합니다.

Answer 2

안녕하세요. 김태헌 과학전문가입니다.

뉴턴역학은 근사값입니다. 적어도 상대성이론이 나오고 난 이후부터는 그렇습니다. 그런데 로켓을 쏘아 올리거나 인공위성의 속도를 계산할 때도 여전히 뉴턴역학은 사용되고 있습니다.

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​​우리의 일상에서는 뉴턴역학과 상대성이론은 항상 같은 결과를 보여줍니다. 측정(관측) 범위가 광속의 0.001%도 채 안되기 때문에 그렇습니다.

Answer 3

안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.

상대성이론은 매일 35 마이크로 초 정도 차이나는 인공위성과 차량 네비게이션 간의 시간 차를 보정해주는 것을 제외하면 우리의 일상생활에서 적용되는 예는 거의 없다고 볼 수 있습니다.

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우주선이 광속에 가깝게 날아가거나 블랙홀 정도의 중력장 정도라야 상대성이론은 의미가 있게 되죠.

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뉴턴역학은 근사값입니다. 적어도 상대성이론이 나오고 난 이후부터는 그렇습니다. 그런데 로켓을 쏘아 올리거나 인공위성의 속도를 계산할 때도 여전히 뉴턴역학은 사용되고 있습니다.

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​​우리의 일상에서는 뉴턴역학과 상대성이론은 항상 같은 결과를 보여줍니다. 측정(관측) 범위가 광속의 0.001%도 채 안되기 때문에 그렇습니다.