[일반] 특수 상대론 질문

[익명(221.158)]

일정한 속도로 빠르게 운동하는 우주선의 양 끝에서 중앙으로 빛을 방출하는데, 외부 관측자가 동시라고 관측한 상황이야.

이때 특수상대론에 따르면 우주선 중앙에 있는 관찰자는 한쪽 빛이 먼저 나온걸로 보잖아.

근데 이게 만약에 양 끝에서 빛을 쏘는게 아니고, 그냥 거의 광속의 물체를 중앙으로 쏘는거면 어떻게 바뀜? 

[가속하는전자(bake3821)]

특상에서 나오는 상황들이 광속불변의 원리땜에 그런건데 그냥 물체에는 그게 적용되지 않음. 외부 관찰자가 봤을때 두 물체가 중앙에서 만난다 치면 단순히 운동방향쪽에 있던 물체가 더 느린 속도인거고 내부 관찰자에게도 두 물체가 중앙에서 만나는 사건이 일어나야하니까 운동방향쪽에서 쏜게 더 이른 시점에 발사됬다고 봄

[익명(221.158)]

그니까 빛이면 외부에서는 동시라도 봐도 내부에서는 다르게 볼 수 있는데, 물체면 외부에서 동시로 본다면 내부에서도 동시로 보여지는거?

[가속하는전자(bake3821)]

ㄴㄴ 물체여도 동시성은 깨질수 있음

[익명(221.158)]

왜? 일정한 속도의 로켓이면 알짜힘이 없으니까 정지된 상황과 구분할 수 없는 거 아니야?

[가속하는전자(bake3821)]

같은 지점에서 동시에 일어난 사건(발사된 물체가 만나는 사건)은 모든 관찰자가 동시사건으로 관측함 근데 다른 지점에서 일어난 사건(왼쪽 물체가 발사되는 사건, 오른쪽 물체가 발사되는 사건)의 동시성은 깨질수 있음

[익명(221.158)]

아하 그러면 빛의 경우에서도 사실 같은 지점(중앙에서 만나는 사건)은 모든 관찰자가 동시사건으로 관측하는거고, 양 끝의 사건만 관찰자가 서로 다르게 보인다는거야? 그러면 물체도 결국 빛이랑 똑같네? 근데 물체는 광속불변이랑 다르니까 뭔가 다른점이 있어야하지 않아?

[가속하는전자(bake3821)]

빛에서의 동시성 깨짐은 광속불변의 원리에 의한거고 물체에서의 동시성 깨짐은 상대속도에 의한거라는 차이가 있음(속도 덧셈뺄셈 그냥하면 안되고 상대론적 상대속도 공식이 있긴 함) 로렌츠 변환 한번 찾아보셈

[익명(221.158)]

그러면 이유 설명만 달라지는거지 결국에는 빛이든 물체든 광속에 가까운 속도로 던졌을때 동시성이 꺠진다던가하는 것은 동일하구나. 빛은 상대속도가 없이 속도가 일정하다는 특이한 성질 때문에 특수상대론이 생기는건줄 알았어. 지금 내 이해가 맞은거지?

[가속하는전자(bake3821)]

[익명(118.235)]

양자역학 이전의 모든 물리학은 관측이 결과에 영향을 미치지 않는다고 전제합니다. 빛을 쏘건 안 쏘건, 우주선 외부의 관측자는 우주선 앞뒤에서 빛을 동시에 쏘건 물체를 동시에 던지건 동시에 발생한 사건으로 보아야 합니다. 직관적으로 이해가 어려우시다면 그냥 공을 던지는 동시에 빛을 쐈다고 하면 됩니다. - dc App

[익명(221.158)]

제가 궁금한건 달리는 우주선 양 끝에서 중앙으로 빛을 쏘면 (외부 관측자는 동시에 쏜걸로 관측), 우주선 중앙의 내부 관측자가 빛의 경우는 한쪽을 먼저 맞고 한쪽이 먼저 발사됬다고 느끼잖아요. 근데 만약 같은 상황에서 빛을 물체로 바뀌면, 한쪽을 먼저 맞지않고 동시에 맞는거 아닌가요?

[익명(118.235)]

고유길이상 우주선 정중앙에 빛 검출기가 있다고 할 때 말인가요? - dc App

[익명(221.158)]

네 그러면 내부 관측자는 한쪽 방향에서 오는 빛을 먼저 맞고 따라서 더 그쪽방향에서 더 빨리 발사되었다고 (외부와는 동시성이 다른) 관측을 한다고 교과서에 써이썽요

[익명(118.235)]

외부 관측자 기준에서 전방에서 쏘아진 빛이 먼저 도달하니까, 내부 관측자 기준으로도 그러합니다. 따라서 내부 관측자는 전방에서 빛이 먼저 쏘아졌다고 관측하는데, 이때 빛을 쏨과 동시에 공을 던졌다고 합시다. 이때, 외부 관측자는 공이 전후면에서 동시에 발사되었다고 관측하는데, 내부 관측자는 전방에서 공이 먼저 발사되었다고 관측할 것임을 알 수 있습니다. - dc App

[익명(221.158)]

빛과 함께 공을 던지지 않고, 빛과 관련없이 그냥 외부 기준 동시에 공을 쏘면 빛일때랑 달리 내부 관측자도 동시에 맞건지를 여쭤본거였어요!

[익명(118.235)]

앞서 말씀드렸듯이, 관측 여부는 결과에 영향을 주지 않습니다. 따라서 빛을 쐈다면, 관측에 관계 없이 선후관계가 일정하고, 이를 확장하면 빛을 쏘지 않았더라도 선후관계가 일정합니다. 특수상대성이론은 언제나 항상 빛이 쏘아지고 있다고 가정해도 잘 성립하므로, 그냥 그렇다고 가정하시는 게 편하실 겁니다. - dc App

[익명(221.158)]

감사합니다!