상대성 이론
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아인슈타인의 상대성 이론은 특수 상대성 이론과 일반 상대성 이론으로 나누어진다. 상대성 이론은 전자기파가 뉴턴의 운동 법칙에 맞지 않는 것을 설명하기 위해 만들어졌다. 전자기학에서 전자기파의 속도를 계산할 수 있는데, 이렇게 구한 전자기파의 속도는 관측자의 상대 운동과는 관계 없이 상수값이 된다. 상대성 이론에서는 서로 다른 상대 속도로 움직이는 관측자가 같은 사건에 대해 서로 다른 시간과 공간에서 일어난 것으로 측정하며, 그 대신 물리 법칙의 내용은 관측자 모두에 대해 서로 동일하다고 생각한다. 이것은 상대성 이론에서의 핵심이기도 하다.
[편집] 특수 상대성 이론
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아인슈타인은 1905년의 "운동하는 물체의 전기역학에 대하여(On the Electrodynamics of Moving Bodies)"라는 논문에서 특수 상대성 이론을 처음으로 선보였다. 특수 상대성 이론에서는 관성 좌표계의 관측자가 자신의 "절대 운동"을 실험적으로 측정해 낼 수 없다고 생각한다. 또한 진공에서의 빛의 속도가 관성 좌표계에 있는 관측자 모두에 대해 동일하다고 가정한다.
특수 상대성 이론의 강력한 점은 이론을 유도해 내는데 다음의 단 두 가지 가정만이 필요하다는 것이다:
- 진공에서의 빛의 속도는 299,792,458 미터/초 로, 변하지 않는다.
- 모든 관성 좌표계에 있는 관측자에 대해 물리 법칙은 동일하다.
[편집] 일반 상대성 이론
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일반 상대성 이론은 1916년에 아인슈타인에 의해 발표되었다. (먼저 프러시아 과학 아카데미에서 1915년 11월 25일에 제출) 일반 상대성 이론은 뉴턴의 만유 인력 법칙을 대체하는 새로운 수식을 제시하는데, 이를 이용해 중력현상을 설명하기 위해서는 미분 기하학과 텐서라는 수학적 개념이 필요하다. 일반 상대성 이론은 특수 상대성 이론이 관성 좌표계의 관측자만을 다루는 데 반해 모든 기준계의 관측자가 동일하다고 놓는다. 물리 법칙은 관측자가 가속 운동을 하는 경우에도 모두 동일하게 적용된다. 중력은 시공간의 휘어짐으로 표현되는데, 이것은 곡률이 수학적으로 비 관성 좌표계와 동일하기 때문이다. 일반 상대성 이론은 질량과 에너지가 시공간을 휘게 하고, (빛을 포함한) 자유 입자들이 이렇게 휘어진 시공간 하에서 움직인다는 방식의 기하학적인 이론이다.
