안녕하세요. 이수민 전문가입니다.
특수상대성 이론은 누가 어떤 속도로 움직이며 재든 빛의 속도가 항상 초속 약 30만 km로 똑같다는 실험 사실에서 출발해요.
위아래 거울 사이를 빛이 한 번 왕복할 때마다 한 번 째깍하는 시계를 떠올려 보세요. 이 시계를 실은 우주선이 옆으로 빠르게 지나가면, 밖에서 보는 사람 눈에는 빛이 수직으로 오르내리지 않고 비스듬한 대각선을 그리며 움직여요. 대각선은 수직 거리보다 길어요. 그런데 빛의 속도는 누가 봐도 같으니 더 긴 거리를 가는 데 시간이 더 걸리고, 밖에서 보면 우주선의 시계가 느리게 째깍거려요.
이 차이를 계산하면 γ = 1/√(1−v²/c²)만큼 시간이 늘어나요. 광속의 87% 정도로 움직이면 γ가 2가 되어, 밖에서 2초가 흐르는 동안 우주선 안에서는 1초만 흘러요. 일상 속도에서는 γ가 1과 거의 같아서 느끼지 못해요.
GPS 위성은 초속 약 3.9km로 돌아서 이 효과로 하루에 약 7마이크로초씩 늦어지고, 이 보정을 넣어야 위치 오차가 쌓이지 않아요 :)