문서의 임의 삭제는 제재 대상으로, 문서를 삭제하려면 삭제 토론을 진행해야 합니다. 문서 보기문서 삭제토론 상대성 이론 (문단 편집) === 시공간의 구조 === 상대성 이론은 시간과 공간의 이론이라고 요약된다. 상대성 이론에서 말하는 시간과 공간은 다음과 같은 개념을 갖는다. 우선, 고전적인 개념에 있어서, 공간은 3차원 유클리드 기하학을 가진 것으로 이해되었으며, 그 자체로 독립적인 존재였다. 시간은 전체 공간에 부여되는 절대적인 하나의 기준으로 관찰자의 현재, 혹은 동시라는 개념은 혼란 없이 정의된다. 또한 현재 이후의 모든 사건은 관찰자의 미래가 되며, 현재 이전의 모든 사건은 관찰자의 과거가 된다. 이렇게 분명하게 3 + 1로 나뉘는 구조를 굳이 합쳐서 4차원으로 다룰 필요성은 많이 떨어진다. 하지만, 상대성 이론에서는 '''"동시"의 정의가 관찰자의 운동상태에 따라 다르다.''' 예를 들어, 21세기의 지구와 안드로메다가 동시인 관찰자와 21세기의 지구와 22세기의 안드로메다가 동시인 관찰자가 공존한다. 이는 시간에 대한 기존 관념을 완전히 깨부수는 중요한 개념이다.([[동시성의 상대성]]) 이렇게 시간과 공간이 뒤섞인다면 '''4차원 [[시공간]](spacetime)'''의 도입은 필수적이다. 시공간 상에서 관찰자를 비롯한 모든 물체의 움직임은 하나의 곡선으로 나타나는데, 이것을 [[세계선]](world line)이라 한다. 관찰자의 운동 상태(위치 및 속도)를 화살표로 표시할 경우, 그에 대해 동시인 사건의 집합, 즉 현재는 "화살표에 수직"인 하나의 3차원 평면을 이룬다. 그리고, 이 평면은 관찰자의 운동 상태에 따라 다르게 규정된다. 이 경우 가장 심각한 문제는 특정 관찰자가 규정한 과거와 미래에 대하여, 다른 관찰자에게 특정 과거 사건이 현재/미래가 되거나 미래 사건이 현재/과거가 될 수도 있다는 것이다. 그렇다면 어느 두 사건의 "인과 관계" 역시 관찰자에 따라 파괴될까? 다음을 살펴보자. 어느 한 사건 [math(P)]를 정한 다음, [math(P)]를 지나는 어느 관찰자에 대해 동시가 될 수 있는 사건과 어떤 관찰자에 대해서도 동시가 될 수 없는 사건으로 나눌 수 있다. 전자는, '''공간꼴(space-like)로 분리'''되어 있다고 말하며 후자는 '''시간꼴(time-like)로 분리'''되어 있다고 한다. 공간꼴로 떨어진 두 사건은 전후 관계가 관찰자에 의존적이다. 관찰자에 따라 동시가 되기도 하며, 각자 과거와 미래가 뒤바뀌기도 한다. 그런데 이들은, 사실 너무 멀리 떨어져서 빛으로도 두 사건을 모두 겪을 수가 없는 관계이다. 상대성 이론에 따르면, '''우주의 최대 속력은 광속이다.''' 따라서 어떤 식으로도 상호작용이 불가능하므로, 인과 관계는 성립할 수 없다. (즉 광속을 넘는 입자가 존재한다면, 인과 관계는 뒤집어져버린다. 이것을 막으려면 이 입자는 아무런 상호작용도 해서는 안된다.) 반면 시간꼴로 떨어진 두 사건은 전후 관계가 명확하다. 어떤 관찰자에 대해서도 이 둘의 전후관계는 바뀌지 않으며 무엇보다도 충분히 가까워서 적당히 빠르게 움직인다면 두 사건을 모두 겪는 것이 가능하다. 따라서, 상호작용이 가능하며 인과 관계가 성립할 수 있다. || {{{#!wiki style="margin: 5px -5px 5px" [[파일:prerelativistic.png|width=300px]]}}} || {{{#!wiki style="margin: 5px -5px 5px" [[파일:relativistic.png|width=300px]]}}} || || {{{-1 '''고전적 시공간 모델'''[br]모든 관찰자에게 동시 평면은 동일하게 정의된다.}}} || {{{-1 '''상대론적 시공간 모델'''[br]원뿔 바깥에서 동시 평면은 자유롭게 정의되나[br] 원뿔을 침범하지는 못한다.}}} || 이러한 관계를 보여주는 것이 상단의 시공간 상의 광원뿔(light cone) 그림이다. 광원뿔의 경계는 꼭짓점(원점)에서 뻗어나간 빛들이 그리는 모든 세계선들로 이루어져 있다. 원뿔 바깥에 있는 사건들은 너무 멀리 떨어져서, 즉 공간꼴로 분리되어 있어서 꼭짓점과 인과 관계가 존재하지 않는다. 반면 원뿔 내부에 있는 사건들은 시간꼴로 분리되어 있어서 꼭짓점과 인과 관계가 존재한다. 고전 역학에서는 동시성이 절대적으로 정의되었으며 우주의 최고 속도란 존재하지 않았기 때문에 인과 관계를 가질 수 없는 것은 오로지 동시에 놓인 사건 뿐이었다. 그런데, 상대성 이론에서는 동시성이 상대적인 대신 우주의 최고 속도가 제한되어 있기 때문에 인과 관계를 가질 수 없는 사건이 보다 확장된다. 즉, 인과성의 입장에서 보았을 때 고전 역학의 "동시" 개념은 상대성 이론의 "공간꼴 분리" 개념으로 확장되었으며, 이에 따라 "항상" 먼저 발생하는 사건을 과거, "항상" 뒤에 발생하는 사건을 미래라고 다시 정의할 수 있다. 이처럼, 상대성 이론은 '''인과 관계와 전후 관계를 구별한다.''' 참고로, 우주의 최고속도(상대론의 경우 광속)를 무한대로 두면 고전적인 시공간이 유도된다.저장 버튼을 클릭하면 당신이 기여한 내용을 CC-BY-NC-SA 2.0 KR으로 배포하고,기여한 문서에 대한 하이퍼링크나 URL을 이용하여 저작자 표시를 하는 것으로 충분하다는 데 동의하는 것입니다.이 동의는 철회할 수 없습니다.캡챠저장미리보기