감사합니다. 그래도 이해가 안되서 보충질문하겠습니다.

광속의 99%로 달리는 우주선에서 같은 방향으로 달리는 빛을 볼 때, 빛의 속도는 광속의 1% 속도가 아니라 여전히 광속인 것으로 알고 있습니다. 그런데 왜 서로 같은 방향으로 달리는 우주선은 상대방을 광속으로 달리는 것으로 느끼지 않고 바로 옆에 있는 것처럼 보이는지 이해가 잘 되지 않습니다.

아광속 우주선과 빛의 속도 차이는 적습니다. 하지만 아광속으로 움직이는 우주선의 시간이 느려지는 것 또한 생각해야 합니다. 간단한 예를 들어 빛의 99% 속도의 우주선이 같은 방향으로 진행하는 빛을 바라볼 경우, 상대 속도 차이는 약 3천 km/s 입니다. 하지만 여기서 기준이 되는 '시간'이 달라지게 됩니다. 우주선 안의 속도가 이 경우 약 1/100로 느려지게 되는 것이죠. 즉, 우주선 안에서 느낀 1초는 외부에서 봤을 때의 100초이고, 따라서 100초간 진행한 차이인 30만 km의 차이가 우주선 안에서는 1초 동안에 벌어진 것으로 인식합니다. 따라서 빛의 속도가 변하지 않는 것처럼 느끼게 되는 것이죠.

두 조각 난 우주선의 경우에는 속도가 완전히 같을 경우 움직이지 않는 것처럼 보이지만, 아광속에서 속도 오차가 약간이라도 발생한다면 실제 차이보다 더 많은 차이가 있는 것처럼 보이게 됩니다. 이는 빛의 속도에 근접하면 근접할수록 심해집니다.

그 차이는 단순히 광속이 되지 않기 때문에 발생하는 것입니까?

같은 방향을 광속의 99%로 달리는우주선에서 느끼는 상대방 우주선의 속도가 99%의 광속에 가까운 것이 아니라 0에 가깝다는 것은 선뜻 이해가 되지 않습니다.

혹시 수식으로 설명해주실 수 있으신가요?

현대물리학 책이 없어 수식은 못 찾겠군요.

어쨌든, 속도 자체가 상대적인 개념입니다. 그것이 붙어 있건 떨어져 있건 상대 속도 벡터가 0이면 움직이지 않는 것처럼 보이는 것이 맞습니다. 물론 광속에 가까워 질수록 시간이 느려지기 때문에 상대속도의 차이를 더 크게 '인식'할 수는 있습니다. 실제 상대속도가 아주 작아도 그걸 더 크게 인식할 수 있다는 말이죠. 위에 적은 것처럼 빛의 속도가 항상 일정한 것도 그 연장선상에 있는 개념입니다.

감사합니다. 이제 이해했습니다. 그렇다면 옆에 있는 우주선의 속도가 조금 느려지거나, 방향이 조금 달라진다면 눈깜짝 할 사이에 멀어지겠네요.

 아광속에서 광속을 바라볼 때는 상대속도 개념인데 광속이 되면 시간의 흐름이 다르다고 설명하지 상대속도란 방식으로 설명하지 않습니다. 이 차이가 어디서 왜 얼마의 정도로 발생하는지가 궁금한 것입니다. 광속의 99%속도일 때는 광속보다 많이 느리기 때문에 상대속도 개념이라면 광속의 99.9%라면? 99.99%일 땐 어떻게 되느냐 하는 것이죠. 광속이 도달하지 않으면 무조건 상대속도 개념이라는 것은 뭔가 좀 이해가 되지 않아서요.

혹시 아래 식을 적용해서 풀면 되나요?

 상대속도는 말 그대로 서로간의 속도차이를 의미하는 것뿐입니다. 움직이는(혹은 움직이지 않는) 두 물체 간에 속도의 차이가 없으면 상대속도는 0입니다. 상대성 이론은 이런 상대적 속도를 따지는 이론입죠. 그래서 본문에 제시한 광속의 99%나 99.9% 속도라는 건 그 단어 자체만으론 의미가 없습니다. 속도를 비교할 대상이 없으니까요.

 광속에 도달하지 않으면 상대속도다...이 말은 잘 이해가 안 가는군요. 공식도 어디서 나오는 건지는 잘 모르겠지만, 광속에 도달해도 어차피 상대속도는 상대속도입니다. 단지 광속도가 갖는 특성에서 질량을 가진 물체는 광속에 도달할 수 없을 뿐이고 광속에 접근해갈수록 정도가 점점 심해져 광속에 도달하는 순간 시간이 흐르지 않으며 질량이 무한대로 향한다는 극한의 개념에서 나오는 차이입니다.

감사합니다. 그래프를 보니 이제야 이해가 갔습니다.

위에도 썼지만 시간이 느려지기 때문에 평상시와 똑같이 보입니다.

단, 같은 속도 벡터를 가진 존재들끼리만요.

 아광속은 빛보다 빠른 속도가 아니라 빛보다 조금 느린 속도를 의미합니다.

 상대성 이론에 대해 이야기할 때 가장 중요한 건 절대적 기준을 가져야 한다는 편견을 벗어나는 겁니다. 아광속으로 달리는 우주선 안에서 서로를 본다니, 누구 기준으로 아광속으로 달리는 우주선인가요? 우주선 승무원이 자신을 기준으로 상대속도를 생각하면 우주선은 정지해 있으며 그 안의 다른 승무원 역시 정지해 있기 때문에 승무원간에는 아무런 차이도 발생하지 않습니다. 우주선의 시간이 느리게 간다고 관측하는 건 우주선 밖에서 정지해 있는(우주선 기준으로는 아광속으로 이동하고 있는) 다른 관찰자일 뿐입니다.

네 말씀하신 것을 얘기하는게 아니라(가 아니라 제가 정확한 이해가 없어서 일수도 있지만) 아광속으로 달리는 우주선안을 반사하고 있는 빛은 어떻게 되는가라는 질문이었습니다. 빛 역시 빛속도 이상의 속도 되지 않을테니 아광속으로 달리는 우주선안을 반사하고 있는 빛은 상대적으로 느려지는게 아닌가(달리는 방향과 같은 방향만 입니다) 해서 드린 질문이었습니다. 생각해보니 달리는 방향과 같은 방향으로는 느려도 반대방향은 그만큼 빨라지고 해서 전체적으론 같은게 되는건가요? 제대로 생각하는건가요?

에... 그러니까 빛의 속도 이상으로는 속도를 낼수 없잖아요. 빛보다 1cm/s 정도만 속도가 느리게 아광속으로 달리고 있는 우주선이 있으면 그속에서 진행방향앞쪽에 관찰자가 서 있고 진행방향 뒤쪽에 대상이 서 있습니다. 그 둘의 사이는 1m이면 관찰대상이 손벽을 치면 100s후에 관찰자는 그 사실을 알게 되는가라는걸 물은 겁니다. 이거 영 뭔가 제가 제대로 이해하지 못해서 이런 질문을 하는 것 같기도... 일단 간단하게 아광속이 아닌상태와 '차이가 없다'라고 말씀하셔서 그걸 이해하려고 노력중입니다.

(저 100초라는 것을 바깥에 있는 사람 중심으로 생각한 거네요. 여기까지 쓰고 생각해보니 우주선 안에 있는 관찰자들은 제3자가 없으면 자신이 인지하는 게 순간적이라고 받아 들이겠구나하고 생각했습니다.그리고 더 생각한게 아래입니다.)

100초후에 대상이 손벽을 친것을 알고 관찰자가 대상에게 다가가면 그 대상은 점점 빨리 움직이는 것 같이 보이는건가요?

광속에 가까울 수록 진행방향으로 압축된다고 했는데 그 압축때문에 지금까지 상상한게 전부 도루아미 타불이 되는건가요? 아님 저런 현상때문에 도출된게 속도가 빠를수록 압축된다인건가요?