안녕하세요. 이수민 전문가입니다.
출발점은 빛의 속도가 어떤 관찰자에게나 똑같이 초속 30만 km로 측정된다는 실험 사실이에요. 속도는 거리를 시간으로 나눈 값이니, 속도가 고정되면 대신 시간과 거리가 관찰자마다 달라져야 해요.
거울 두 장 사이를 빛이 오가는 시계가 있다고 해 볼게요. 함께 움직이는 사람에게 빛은 위아래로만 오가지만, 밖에서 보면 시계가 옆으로 움직이니 빛이 대각선으로 더 먼 길을 가요. 빛의 속도는 같으니 왕복 시간이 더 길게 측정되고, 움직이는 쪽의 시간이 느리게 가요. 길이 수축도 이 결과와 짝을 이뤄요. 대기 상층에서 생긴 뮤온은 수명이 2.2μs라 원래 660m 정도밖에 못 가는데, 지상에서 보면 시간이 느려져 15km를 내려오고, 뮤온 입장에서는 대기층 두께가 줄어들어 도달해요.
움직이는 사람 자신은 시간이 느려진 걸 느끼지 못하고, 서로 상대의 시계가 느리다고 측정해요. 질량 증가도 요즘은 정지 질량은 그대로이고 운동량과 에너지가 γ배로 커진다고 설명해요. 빛에 가까워질수록 가속에 드는 에너지가 끝없이 커져서, 질량을 가진 물체는 광속에 도달할 수 없어요 :)