길이수축


겉보기 모양 모의실험

스타워즈 같은 미래의 우주전쟁이나 우주여행을 보여주는 영화에서는 거의 광속에 육박하는속도의 비행선이 거대한 모함에 다가가는 장면이 나오는 경우가 더러 있다. 이 경우 영화에서는 우주선에서 바라본 모함의 모양은 왜곡이 되지 않을 뿐만 아니라 색채도 별반 달라지지 않는다.

아래 두 그림은 아주 현대적인 색채와 형태를 한 도시에 비행선이 다가가면서 보는 모습을 보여주고 있다. 얼마나 그 형태가 왜곡되는지 잘 살펴보자.

아래 프로그램은 도시의 상공을 비행하는 비행사가 보는 모습을 보여주고 있다. 비행선은 지상에서 300의 높이에 있으며, 각 건물은 다양한 높이를 하고 있다. 그리고 건물의 각 벽면은 서로 단색으로 채색되어 있다.



옆으로 운동하는 물체의 모습 속도가 + 일 때 관찰자는 화면의 위쪽방향으로 운동하면서 아래를 내려다 보는 모습이다. 관찰자는 지상에서 300의 높이에 있으며, 지면에는 높이가 다른 직사각형의 구조물이 각 면이 나름대로의 색채를 내고 있다. 오른편 화면은 빛의 속도가 유한하여 상대론의 적용을 받고 있고, 왼쪽은 빛의 속도를 무한하게 주어져서 상대론의 적용을 받지 않는다.

아래 프로그램은 우주공간에 흩어져 있는 물체들 사이로 비행선을 운전하는 상황에서 주변 물체가 어떻게 왜곡되어 보이는가를 보여준다. 속도가 +이면 비행선은 앞으로 나아가고, -이면 뒤로 물러날 때이다.



다가오는 물체의 모습 속도가 +일 때 관찰자는 앞으로 나아가면서 다가오는 물체를 보는 모습이다. 왼편 그림은 빛의 속도가 무한하여 상대론이나 도플러 효과의 적용을 받지 않는 상황을, 오른편 그림은 상대론에 의해 물체의 모양이 왜곡되며, 도플러 효과에 의해 물체의 고유 색채가 달라지는 것을 보여준다.


Copyright ⓒ 2001~2005 physica.gsnu.ac.kr All rights reserved