어린이과학동아&수학동아 기사

 안녕하세요. 임홍래 기자입니다.

 저의 첫 기사는 타임머신 원리에 대해 소개하려고 합니다.

 먼저 빛의 속력에 대해 알아보겠습니다. 빛은 빛의 속력불변의 법칙에 따라 299792458m/s로 변하지 않습니다. 즉 속력 U로 움직이는 버스에서 속력V로 공을 던지면 버스 밖에 서 있는 관찰자에게는 U+V로 측정된다는 갈릴레이의 속력 덧셈 공식에 적용되지 않는다는 거죠. 쉽게 말해2m/s로 움직이는 사람이 3m/s로 움직이는 차에 타서 버스와 동시에 1초를 움직이면 밖에 있는 관찰자에게는 1초동안 사람이 5m를 움직인 걸로 보입니다. 하지만 빛은 이런 갈릴레이 속력 덧셈공식에 적용되지 않습니다. 그럼다시 오늘의 주제인 타임머신에 대해 이야기 하겠습니다. 이해를 돕기 위해 실험 하나를 해보겠습니다. 일정한 속력으로 움직이는 기차 안에서 공을 바닥에 떨어뜨렸습니다. 그것을 기차 안에 있는 사람이 보면 공이 똑바로 떨어지지만 기차밖에 있는 사람이 보면 아래 사진처럼 공이 비스듬하게 내려가는 것처럼 보입니다.

이제 이 공을 빛이라고 생각해 봅시다. 빛의 속력은 변하지 않으니 기차 안이나 밖이나 빛의 속력은 같습니다.  그럼 두 사람의 빛의 속력을 계산하면 다음과 같습니다.

기차안사람(움직이는 사람) 

기차 안의 사람이 본 빛이 움직인 거리÷기차안 사람의 시간=빛의속력      

기차 밖사람(정지해있는 사람)

기차 밖의 사람이 본 빛이 움직인 거리÷기차밖 사람의 시간=빛의속력

 

그런데 기차 안의 사람과 기차 밖의 사람의 빛이 움직인 거리는 다릅니다. 기차 안의 사람의 빛은 기차 밖의 사람이 본 빛보다 짧은 거리를 이동했고 기차 밖의 사람은 기차안의 사람이 본 것보다 빛이 길게 이동했습니다.

예를 들어 짧은 거리는5 긴거리는 10이라 하고 빛의 속력을 1이라 하면 5÷기차 안 사람의 시간=1  10÷기차 밖 사람의 시간=1과 같이 기차안사람의 시간은5 기차 밖 사람의 시간은 10이 되지요. 그러므로 기차안의 사람의 시간이 가차 밖의 사람의 시간보다 짧게 된답니다. 

여기서 알 수 있는 사실은 움직이는 사람의 시간이 정지해 있는 사람의 시간보다 더 천천히 흐른다는 것입니다. 만일 기차가 엄청나게 빨라 기차 안의 시간이 1초 흐를때 기차 밖의 시간은 10시간이 흘렀다고 합시다. 그럼 이 기차를 타고 5초 동안 움직이면 밖의 시간은 50시간이 흐릅니다. 그리고 기차에서 내리면 기차 밖의 세상은 50시간 후가 될 것입니다. 50 시간 미래로 간 셈이죠. 하지만 만약 기차가 더 빠르다면 훨씬 더 먼 미래로 갈 수 있습니다. 이것이 바로 타임머신의 원리 입니다.

임홍래기자 였습니다.