안녕하세요. 이수민 전문가입니다.
동시라는 판단이 사실은 빛의 도착을 기준으로 이뤄지기 때문이에요. 두 사건이 동시에 일어났다고 말하려면 두 사건에서 출발한 빛이 나에게 언제 도착했는지를 봐야 해요. 그런데 빛의 속도는 누구에게나 똑같아서, 움직이는 관찰자와 서 있는 관찰자가 같은 두 사건을 보고 서로 다른 결론을 내려요.
아인슈타인의 기차 예시가 제일 명쾌해요. 달리는 기차 한가운데 사람이 있고, 기차 앞과 뒤에 번개가 떨어졌다고 해볼게요. 선로 옆에 서 있는 사람은 앞뒤 번개의 빛이 동시에 도착하니 두 번개가 동시에 쳤다고 판단해요. 그런데 기차 안 사람은 빛이 오는 동안 앞쪽으로 이동하고 있어서 앞 번개의 빛을 먼저 만나고 뒤 번개의 빛은 나중에 만나요. 기차 안 사람 입장에서 빛의 속도는 앞뒤로 똑같으니, 앞 번개가 먼저 쳤다고 결론 내릴 수밖에 없어요. 두 사람 다 틀린 게 아니에요. 각자의 기준에서 정확히 측정한 결과가 다른 거예요.
이게 가능한 건 절대적인 시간이라는 게 없어서예요. 뉴턴 물리학은 우주 전체에 하나의 시계가 있어서 동시라는 게 누구에게나 같다고 봤는데, 빛의 속도가 불변이라는 사실을 받아들이는 순간 관찰자마다 자기만의 시간 축을 갖게 돼요. 동시성은 사건의 성질이 아니라 관찰자와 사건 사이의 관계인 거예요. 다만 순서가 뒤집히는 건 서로 영향을 줄 수 없을 만큼 멀리 떨어진 사건들에 한해서고, 원인과 결과처럼 인과관계로 묶인 사건의 순서는 누가 봐도 뒤집히지 않아요. 우주가 그 선은 지켜준다는 게 이 이론의 흥미로운 지점이에요 :)