아인슈타인의 상대성원리

아인슈타인은 에테르라는 매질의 존재가 부정되는 마이켈슨-모올리의 실험 결과를 수용할 수 있게 빛의 속력의 불변성의 가설을 도입하고, 또한 운동의 상대성 원리의 가설을 도입하여 시공간의 개념에 대한 일대 혁신적인 변혁을 불러 일으켰습니다. 그것이 미치는 가공할 만한 여파에 비하여 아인슈타인의 상대성 이론의 두 가설은 다음과 같이 너무나 간결하고 명확합니다.

가정 1 : 모든 관성계에서의 물리 법칙은 동일하다. (상대성 원리)
가정 2 : 모든 관성계에서의 빛의 속력은 일정하다. (광속불변의 원리)

가정 1은 관성계의 경우 그 관성계의 속력 등 운동을 관측하는 특별한 실험은 불가능하다는 것을 말해 줍니다. 서로 등속으로 운동하는 각각의 좌표계에서의 물리 법칙은 다름이 없으므로 절대기준계를 도입할 방법은 없는 것입니다. 예를들어 아주 고요하게 등속으로 움직이는 비행기를 타서 눈을 감고 있으면 비행기가 움직이는 것인지 도저히 느낄 수 없습니다. 이 경우 비행기 내부에서 고립된채로 비행기가 움직이는 속도를 측정할 수 없을 뿐만 아니라 기준계를 설정하지 않은 속도라는 것은 의미가 없습니다. 이 원리는 실제로 오래 전 갈릴레오에 의해 처음 제안된 것으로 새로운 것은 아닙니다. 갈릴레오는 "속도의 크기나 방향에 관계없이 서로 상대적으로 일정한 속도로 운동하는 모든 관측자에게 물리학의 법칙은 똑같아야 한다."라고 제안하였습니다.

가정 2는 선뜻 받아들이기가 쉽지 않습니다. 달리는 기차에서 빛을 비추었을 때 그 빛의 속력을 바깥에서 관측하면 달라져야 하지 않겠습니까? 기차에 타고 있는 사람이 기차가 진행하는 방향으로 공을 던지면 기차 밖에서는 공은 기차의 속도가 더해져서 더 빠르게 관측될 것입니다.

이제 차근차근 상대성이론에 대해 알아봅시다. [자세한내용]