시간에 관해서 질문 드립니다....

Question

속도가 매우 빠르면 시간이 지연되고 속도가 빛 보다 빠른 물체는 시간이 허수 방향으로 흐른다던데 이 보다 더 빠른 물체는 시간이 허수 방향으로 흐르는 채로 팽창하지 않고 수축하나요? 그리고 이 보다 더 빠른 물체는 시간이 다시 실수 방향으로 흐르게 되는 건가요? 특정 속도에서는 실수, 허수, 실수 이런 식으로요.

답변 부탁드립니다.

Answer 1

안녕하세요.

물리학에서 속도가 증가함에 따라 시간의 변화는 아인슈타인의 특수상대성이론에서 핵심적인 주제입니다. 이 이론에 따르면, 속도 v가 빛의 속도 c에 근접함에 따라 시간은 느려지는 현상을 경험합니다. 이 현상은 로렌츠 인자(γ)로 설명되며 로렌츠 인자는 다음과 같은 공식으로 표현됩니다 :

γ = 1 / √(1 - (v² / c²))

위 식에서 속도 v가 빛의 속도 c에 접근할수록, γ 값은 무한대로 증가하며, 이는 시간 지연(time dilation)을 의미합니다.
특수상대성이론은 속도가 빛의 속도를 초과하는 v > c 경우를 정의하지 않습니다. 그러나 이론적으로 속도가 빛의 속도를 초과할 경우, γ 계수는 허수가 됩니다. 이는 공식의 분모에서 제곱근 부분이 음수가 되기 때문입니다. 이러한 상황에서 시간이 '허수 방향'으로 흐른다는 표현은 일반적인 물리적 현실에서 이해되는 시간의 흐름과는 완전히 다른, 수학적인 개념으로 해석됩니다. 이는 실제 물리 현상으로서의 시간과는 달리, 계산상에서만 나타나는 현상을 지칭 합니다.
현재 물리학의 이론적 틀 안에서, 손도가 빛의 속도를 초과하는 경우에 대한 명확한 예측이나 설명은 존재하지 않습니다. 속도 v > c인 경우에 시간이 다시 실수 방향으로 흐르게 될 것이라는 주장은 어떠한 물리적 근거나 이론적 지지를 받고 있지 않습니다. 상대성 이론은 이러한 속도 범위를 넘어서는 물체의 존재를 허용하지 않으며, 만약 그러한 물체가 존재한다면 기존의 물리학 이론을 근본적으로 재검토해야 할 것입니다.