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| 지구상에서도 높은 곳의 시간이 빠르게 흘러간다? |
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2015-02-22 09:37:00 |
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 제목
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지구상에서도 높은 곳의 시간이 빠르게 흘러간다? |
글쓴이 |
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양원석 [가입일자 : ] |
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내용
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아인슈타인의 일반상대성이론이 예견했듯이 중력이 아주 강한 곳 주변에서 실제로 벌어지는데, 실은 우리 일상생활 속에서도 늘 일어나고 있다. 모든 물체에는 질량이 있고, 질량이 있는 곳엔 중력이 있고, 크건 작건 중력은 반드시 시공간을 왜곡하기 때문이다.물론 일상에서는 그 효과가 너무 적어서 알아채기 어렵고 믿기도 힘들지만 정밀한 실험을 통해 그 존재는 여러 번 증명되었다. 가장 극적인 예는 미국표준기술연구소의 연구 결과다. 2010년 제임스 칭원 초 박사팀은 ‘37억년에 1초’ 미만의 오차를 가진 초정밀 광시계를 이용해 지표에서 두 뼘이 채 안 되는 높이에서도 중력의 차이에 의한 시간지연 효과가 나타난다는 것을 확인했고 그 결과는 사이언스지에 게재됐다. 연구에 따르면 33㎝ 높이에 놓은 시계가 지면의 시계에 비해 10경분의 4 정도 빨리 간다. 이것은 인간이 모두 정확히 79년을 산다고 가정할 때 다른 사람들보다 33㎝ 높은 곳에서 생활하는 사람은 900억분의 1초 일찍 죽는다는 뜻인데, 물론 실생활에서의 영향은 전무하지만 물리학적으로는 큰 의미를 가진다.
광속에 가깝게 움직이는 물체들의 세계에서만 느낄 수 있는 피안의 것이냐 하면 그렇지도 않다. 이 효과가 우리 생활 속에서 매일같이 쓰이는 분야도 있는데, 바로 우리가 늘 활용하는 내비게이션의 위성위치추적장치(GPS)가 그것이다. 지피에스 좌표 신호를 보내는 위성들은 대개 지구의 중궤도, 약 2만㎞ 상공에 떠 있다. 따라서 지구의 중력이 지표보다 훨씬 덜 미치기 때문에 지구의 우리 관점에서 보면 위성의 내부 시간이 조금씩 빨리 간다. 그 시간 차이가 아주 작긴 하지만, 원리상으로는 지상의 우리를 파도 행성에서의 쿠퍼와 아멜라, 그리고 지피에스 위성을 인듀어런스호와 그 속에서 기다리던 도일에 대입할 수 있다.
그런데 여기서 재미있는 점은 지피에스 위성은 시속 1만3800㎞의 고속으로 지구를 공전하기 때문에 중력 효과와는 별개로 내부 시간이 늦어진다는 점이다. 일반상대성이론에 따르면 중력이 크거나 속도가 빠르면 그렇지 않은 경우에 비해 시간이 늦게 간다. 그런데 지피에스 위성은 약한 중력 상태에서 빠르게 움직이기 때문에, 전자(약한 중력)는 시간을 빠르게 하고 후자(빠른 속도)는 느리게 한다. 따라서 지구상에서 지피에스 좌표를 정확히 알려면 컴퓨터를 통해 이 빨라짐과 느려짐의 오차를 계산해서 보정해줘야만 한다. 그렇지 않다면 우리의 위치는 매번 엉뚱하게 나타나고 내비게이션은 아무 쓸모도 없을 것이다. 비록 정도의 차이는 있지만, 인터스텔라 속 기묘한 세상은 실은 우리 삶에 이토록 가까이 있다.
<게시한 내용은 아래 링크 주소에서 부분 발췌한 것입니다.>
www.hani.co.kr/arti/SERIES/585/665617.html
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