우주서 상대성이론 검증
- 글쓴이
- 이민주
- 등록일
- 2004-04-22 02:57
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http://www.chosun.com/w21data/html/news/200404/200404210287.html
우주서 상대성이론 검증
NASA "위성띄워 중력˙시공간 관계 규명"
아이슈타인의 ‘상대성이론(相對性理論)’에 대한 검증작업이 우주에서 펼쳐진다.
미 항공우주국(NASA)은 상대성이론을 검증하기 위한 무인위성 ‘중력탐사B(Gravity Probe B)’호를 실은 로켓이 20일 캘리포니아 반덴버그 공군기지에서 발사됐다고 밝혔다. 앞으로 18개월 동안 실시될 이 탐사작업에는 총 7억달러(한화 약 8000억원)가 소요된다고 BBC방송은 보도했다.
천재 과학자 알베르트 아인슈타인이 1916년에 완성한 일반상대성이론은 지구 같은 거대한 물체가 존재할 경우 그 중력으로 인해 시공간이 뒤틀린다는 이론으로, 중력이 지배적인 역할을 하는 우주현상(팽창우주론, 블랙홀 등)을 해명하는 데 기여해 왔다.
‘중력탐사B’호의 내부에는 완벽한 구형에 가깝게 만들어진 탁구공 크기의 회전체 4개가 섭씨 0도의 진공 플라스크 속에 설치된다. 중력탐사B는 일단 44일간 우주 상공에서 이 회전구들의 중심축이 ‘아이엠페가시’라는 먼 별을 향하도록 나란히 자리를 잡는 작업을 한다. 이후 지구 주변을 돌면서 위성과 별을 잇는 직선축이 아인슈타인 말대로 공전하는 지구의 중력에 의해 미세하게 뒤틀리는지 여부를 관측하게 된다.
회전체들이 거대한 위성의 망원경과 축을 나란히 하고 있기 때문에, 망원경에 비친 상을 통해 회전체의 움직임이 포착되는 것.
과학자들은 이번 작업을 통해 아인슈타인의 위대한 이론이 5주 뒤면 비로소 완전히 증명될 것으로 기대하고 있다. 미국에서 이 이론을 검증하려는 시도는 1959년 아이젠하워 대통령 시절부터 계속돼왔지만, 연기 또는 취소되는 과정을 수차례 반복한 끝에 드디어 실행되게 됐다.
(이자연기자 achim@chosun.com )
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저는 위의 기사내용이 잘 이해가 안갑니다만.
어떤 원리로..증명을 하는것인지..약간 풀어서 설명을 해주시면...
윗 기사를 이해 하는데 도움을 부탁드립니다..
다른 사람들 의견
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박성주
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4구 회전체 물체가 도체인지? 부도체인지 알수 없죠??
위의 내용을 이해하는건 그림처럼 간단하지가 않는거 같군요.
일단, 전문수학적의 왠만한 수학적 배경과, 양자역학의 이해, 물리학(중력장)과 우주평창론에 대한 이해가 기본적 바탕이 되야겠군요..
간단하게 설명은 안되겠지만, 위의 실험 내용을 좀더 요약해 보자면 , 무중력 상태에서 우주탐사B호? 안에 아이엠페가시? 와 4구 회전체와 지구 사이에 인위적으로 일직선상으로 놓습니다., 현실적으로 태양주위로의 지구의 공전괴도에 따른 원심력의 변화(반지름R)의 극미한 변화 : 이것은 지구로의 극미한 중력장을 무시할수 없는값 때문..
에 따라서 탐사대안에 중력장에의한 극미한 비틀림(무시해도 좋을만큼의)은 있습니다.
위에 아주 극미한 비틀림이 첫번째라면,
두번째는 , 일직선상에 있는 6개의 구가 양자역학법칙에 의한 지구 공전값에 따른 회전체 4구의 극미한 변화입니다. (문론 서두에 언급한 도채라는 가정안에서 입니다.)
태양주위를 지구가 공전하면서 생기는 4구와의 위치값의 변화에 따른 지구 자전에의한 양자역학법칙에 의해서, 4구의 위치는 지구와 4구의 태양주위로의 상대적 위치변화에 따른(반지름:r1,r2 r3 값에 극미한 차이..오차를 무시한다면,) 사구가 받는 힘의 차이에 의한 아주극미한(무시해도 좋을만큼 , 하지만 뚜렷한)비틀림은 존재합니다.
위 실험에서 약간 아쉬운점이 있다면 회전체구를 2차원 대칭형인 렌즈를 사용했다면, 미세한 렌즈각에 의한 확연히 드러날수 있는 렌즈를 통과한 빛의 상의 변화를 좀더 정밀하게 가시화 시킬수 있지 않나? 하는 생각이 드는군요. (문론 일직선상에서 우주탐사B호 내부 또한, 2차원 렌즈의 평면괴도와 대칭구조라는 정밀한 가정안에서입니다) -
소요유
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이 실험의 원리를 이해하기 위하여 양자역학이나 우주팽창론과는 전혀 관계 없이 회전에 대한 고전적인 이해와 일반상대론에 대한 이해만으로도 충분합니다.
일반상대론적으로 보면 지구 주위는 지구 중력에 의하여 시공간이 휘게 되는데 (이것이 space-time curveture입니다), 이 부분은 1920년대 영국의 천문학자 에딩튼에 의하여 태양에 주위의 시공간의 휨이 관측으로 증명 되었습니다.
천체 주위에 시공간이 휨으로서 생기는 또 하나가 회전하는 천체 주위의 중력장은 이 회전에 의하여 끌리게 되는 현상이 나타나게 되는데 이것을 시공간의 뒤틀림 (여기서는 frame dragging)이 나타나게 됩니다. (The two effects being tested are: The geodetic effect, the amount by which the Earth warps local spacetime in which it resides, and the frame-dragging effect, the amount by which the Earth drags local spacetime around with it as it rotates.)
이러한 변화를 어떻게 알아내는가가 문제인데 자이로스코프의 회전축의 변화를 알아내면 된다고 합니다. 균일한 시공간이 아니므로 (고전적으로) 공간에 정지해 있어야하는 자이로스코프의 회전축이 그 만큼 변화하게 된답니다.
이 실험은 결국 회전하는 천체 주위의 시공간의 모양을 알아보자는 것 같습니다. 그런데 상대적으로 중력장이 크지않은 지구 주위에서 일어나기 때문에 결국 자이로스코프의 정밀도가 문제가 되겠지요. 이번 실험에서 예측하는 자이로스코프의 회전축의 변화는 겨우 1년에 42밀리각초 (0.042각초 = 0.000012도)정도 뿐이랍니다.
이러한 각도는 고전적인 방법 (반사된 빛의 각도를 재는 방법)으로 잴 수없는 각도입니다.
그래서 아주 정밀한 자이로스코프를 이용하게 되었답니다. 자료를 찾아보니까 자이로스코프는 3.8cm 크기의 네개의 거의 완벽한 수정구 (각 부분의 지름의 오차가 0.01마이크론 이라는 군요!)에 초전도물질인 니오븀을 코팅하고, 이 자이로를 붙들어 놓을 수 있는 역시 수정으로 만든 하우징 (housing)에 세개의 전극을 붙여 이 자이로가 떠서 10,000rmp으로돌아갈 수 있게 만들어져 있답니다.
회전축은 SQUID (오징어! Superconducting QUantum Interference Devcie)로 밖에서 측정할 수 있고, 한편 초전도체를 이용하므로 절대0도까지 냉각하게 된답니다.
그리고 변하지 않는 고정된 점을 맞추기 위하여 자이로스코프에 망원경이 설치되어 있고, 이 망원경으로는 IM Pegasi (페가수스자리 IM별)를 항상 향하도록 되어 있습니다. 이 별은 운동을 거의하지 않고 있는 별로 별의 고유운동이 0.1밀리각초 이하인 것 중에 가장 적당한 별이었답니다. -
iching
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<a href=http://www.slrclub.com/bbs/view.php?id=free&page=1&sn1=&sid1=&divpage=14&sn=off&sid=off&ss=on&sc=off&keyword=아인&select_arrange=headnum&desc=asc&no=75941 target=_blank>http://www.slrclub.com/bbs/view.php?id=free&page=1&sn1=&sid1=&divpage=14&sn=off&sid=off&ss=on&sc=off&keyword=아인&select_arrange=headnum&desc=asc&no=75941 </a>
혹시 이거랑 관련있나요? -
소요유
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예, 관련됩니다.
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iching
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저번에 짜이스에서 만든 팽이도 관련되겠군요
미국과 유럽이 이분야에 사활을 건다는 느낌이 왠지 .....
추구하는게 뭔지........ -
박성주
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애써 몇자 적었는데, 오류라니....-.- 다시씁니다..
먼져 소요유님이 세밀하게 조사하신 내용에 공감하고 동의하고 있습니다.
헌데, 제가 말하는 양자 역학은 초기고전적양자역학을 내포하고 있습니다. 현세 양자역학이라하면. 극히 정밀화 미분화되어서 양자역학에 대해 다 알고있다고 말하는것 또한 오류가 되지않나 싶습니다.
또한 우주평창론에서, 페가소수자리? 가 태양계에서 보았을때 우주평창방향과 orthogonal 하게 수직 반대방향으로 평창하고 있다고 해야, 위의 실험내용과 부합되지 않나 생각합니다.
미국같은 나라에서는 파이먼과 같은 대중과학자들에 의해서 이미 보급화 ? 보편화되어버린 현상과학으로 치부해버리고 있을지 모릅니다.
하지만 이번실험은 고전적양자역학의 토대라할수있고 상대성원리와 방정식을 세을수 있고 실질적으로 감지할수 있다는데 대해 의의가 있지 않나 하는 공감을 합니다.
미시적인 미분자계방정식과 거지적인 지구의 자전으로인한 회전방정식의 오묘한 만남은 인류에게 아주 감동적은 선물이라고 개인적으로 생각하고 있습니다.
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소요유
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박성주님 말씀은 무슨 말씀인지 전혀 이해할 수 없군요. -_-;;
