2.8 Measuring Particle Speed 기준좌표계의 시간과 거리를 사용해서 속도를 계산하자 저장장치를 갖는 시계들을 사용하면 물체가 어떻게 운동하는지 알 수 있다. 물체가 어느 한 시계를 지나가는 것은 하나의 ‘사건’이다. 해당 시계는 이 사건의 위치와 시간을 기록한다. 물체가 움직이면서 여러 시계를 지나가면 ‘연속된 사건’이 발생하게 된다. 이 연속된 사건들의 공간상 거리와, 시간 경과를 이용해서 물체의 속도를 알 수 있다. 구체적으로 두 사건 간의 거리를 시간경과로 나눈 값이 물체의 속도이다. 전통적으로 속도의 단위는 meter/sec 이다. 하지만 우리는 속도를 미터 단위로 표기하고 있기 때문에 속도는 meter/meter가 된다. 이 책에서 속도는 빛의 속도의 몇배인지를 나타내는 숫자..

2.5 Test Particle 시험입자가 되기 위해서는 얼마나 작아야 할까? 시험입자는 질량이 작아야 한다. 그래야 주변의 다른 입자에게 영향을 주지 않는다. 뉴턴 방식으로 표현하면, 다른 입자에 미치는 시험입자의 중력은 무시할 수 있을 정도로 작아야 한다. 예를 들어, 질량 10 킬로그램인 입자를 생각해 보자. 이 입자로부터 10 센티미터 떨어진 곳에 두번째 입자가 있다고 하자. 약 3분 정도의 시간 동안 10 킬로그램의 입자는 다른 입자를 1 밀리미터 만큼 잡아 당긴다. 이 정도 되면 10 킬로그램의 입자는 시험입자로서는 부적합해 보인다. 모든 물질은 동일한 가속도로 떨어진다 테스트 입자의 크기, 모양, 재질이 달라도 동일한 위치에서 떨어뜨린 시험입자는 동일한 가속도로 지구를 향해 떨어진다. 자연에..

2.3 Local Character of Free-Float Frame 앞서 살펴 본 ‘둥둥 떠있다’는 개념은 아주 역설적이다. 중력을 설명하기 위해, 아인슈타인은 중력을 제거해 버렸다! 자유낙하하는 집 안에서는 중력의 존재를 알 수 없다. 정확히는 거의 알 수 없다고 말해야 옳다. 왜냐하면 ‘둥둥 떠있는’ 것은 국소적이기 때문이다. 우리가 아주 작은 우주선에 탑승해 있다고 가정해 보자. (Figure 2-5, left) 우리는 중력의 존재를 알 수 없다. 그러나 우주선의 크기가 크거나, 또는 아주 오랫동안 낙하하고 있다면 우주선 안의 물체들 간에는 상대가속이 발생한다. 왜 그럴까? 멀리 떨어져 있는 물체의 중력가속도가 서로 다르기 때문이다. 우주선이 옆으로 긴 경우, 양쪽 끝에서 놓아진 두 물체는 지구..

2.1 Floating To Moon 프랑스 소설가 쥘 베른의 소설 “지구에서 달까지”(1867)에는 유명한 대포 제작자가 등장한다. 그는 거대한 발사체를 만들어 세 명의 승무원과 여러 마리의 동물을 태운 후 달까지 쏘아 보냈다. 쥘 베른: 승무원은 우주선 바닥에 서 있을 수 있다 쥘 베른은 추진력 없이 공간을 유영하는 발사체 안에서, 승무원들은 지구쪽 바닥을 딛고 정상적으로 걸을 수 있다고 생각했다. 발사체가 달로 가까이 갈수록 바닥에 가해지는 힘은 점차 약해지다가, 지구와 달의 인력이 같아지는 곳에 도달하게 되면 승무원은 둥둥 떠다니게 된다. 그러다가 달에 가까워지게 되면 반대쪽 바닥으로 걸을 수 있게 된다. 소설에서 발사체가 이륙할 때 충격으로 개 한마리가 죽게 되었다. 승무원들은 죽은 개의 시체를..