용어 사전
본문 전체에서 되풀이해 쓰는 핵심 용어 10개입니다. 오해하기 쉬운 표현에는 주의할 점을 함께 달았습니다.
- 특수상대성이론 Special Relativity
- 관성계 사이에서 물리법칙이 동일하고 빛의 속도가 일정하다는 두 원리에서 출발해, 동시성·시간·길이가 관찰자의 운동 상태에 따라 달라짐을 보인 이론. 1905년 아인슈타인이 발표했다.
- 일반상대성이론 General Relativity
- 중력을 힘이 아니라 물질·에너지에 의해 시공간이 휘어지는 현상으로 설명하는 이론. 가속운동까지 포함하도록 특수상대성이론을 확장했으며 1915년 완성되었다.
- 시공간 Spacetime
- 3차원 공간과 1차원 시간을 하나의 4차원 구조로 통합한 개념. 헤르만 민코프스키가 1908년 수학적으로 정식화했고, 일반상대성이론에서는 이 시공간 자체가 휘어질 수 있다.
- 관성계 Inertial Frame
- 외부 힘을 받지 않는 물체가 등속 직선운동을 계속하는(뉴턴의 제1법칙이 성립하는) 기준틀. 가속하거나 회전하는 기준틀은 관성계가 아니다.
- 고유시간 Proper Time
- 어떤 시계가 자기 자신의 궤적을 따라 직접 측정한 경과 시간. 서로 다른 경로를 지나온 두 시계의 고유시간은 다를 수 있다(쌍둥이 역설).
- 주의 — '진짜 시간'이라는 뜻이 아니다 — 모든 관찰자의 시간이 각자 유효하며, 고유시간은 그중 그 시계 자신이 측정한 값을 가리키는 이름일 뿐이다.
- 계량텐서 Metric Tensor
- 시공간 위 두 점 사이의 간격을 재는 방법을 정하는 수학적 장치. 물질과 에너지가 있으면 계량텐서가 달라지며, 이것이 곧 시공간의 곡률로 나타난다.
- 측지선 Geodesic
- 주어진 계량텐서 위에서 두 점을 잇는 '가장 곧은' 경로. 자유낙하하는 물체나 빛은 측지선을 따라 움직인다.
- 주의 — 평평한 공간에서는 최단거리와 같지만, 휘어진 시공간에서는 반드시 최단거리를 뜻하지 않는다 — '가장 자연스럽게 곧은 길'이 더 정확한 표현이다.
- 사건지평선 Event Horizon
- 블랙홀 주위에서, 그 안쪽에서 일어난 어떤 일도 바깥으로 신호를 보낼 수 없는 경계면. 빛조차 그 안에서 빠져나올 수 없다.
- 중력파 Gravitational Wave
- 질량이 가속운동할 때 시공간의 곡률 자체가 잔물결처럼 퍼져나가는 현상. 1916년 아인슈타인이 예측했고 2015년 LIGO가 처음 직접 검출했다.
- 주의 — 공기나 물을 진동시켜 전달되는 소리와 달리, 중력파는 시공간 자체의 기하학적 진동이며 매질이 필요 없다.
- 우주상수 Cosmological Constant
- 아인슈타인이 1917년 정적인 우주를 유지하려 장방정식에 도입한 항. 우주 팽창이 확인되며 철회하는 쪽으로 기울었으나, 오늘날에는 우주의 가속 팽창(암흑에너지)을 설명하는 데 다시 쓰이고 있다.