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아인슈타인의 상대성 이론과 팽창하는 우주

2005 년 세계 물리학의 해 기념 공개 강좌. 아인슈타인의 상대성 이론과 팽창하는 우주. Maryland 대학 물리학과 백호정 주최 : 재미 한인 물리학자 협회 (AKPA) Maryland 대학 물리학과 후원 : 한미 과학 협력 쎈터 (KUSCO) 한국일보. 1905 년 , 아인슈타인의 기적의 해 1 905, Einstein ’ s Miracle Year. 3/17: 광전 효과 빛은 입자인가 , 파동인가 ? 아인슈타인 : “ 빛은 입자다 ( E = hf )”

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아인슈타인의 상대성 이론과 팽창하는 우주

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Presentation Transcript

  1. 2005년 세계 물리학의 해 기념 공개 강좌 아인슈타인의 상대성 이론과 팽창하는 우주 Maryland대학 물리학과 백호정 주최: 재미 한인 물리학자 협회(AKPA) Maryland대학 물리학과 후원: 한미 과학 협력 쎈터 (KUSCO) 한국일보

  2. 1905년,아인슈타인의 기적의 해1905,Einstein’s Miracle Year • 3/17:광전 효과 빛은 입자인가, 파동인가? 아인슈타인: “빛은 입자다 (E = hf)”  양자 역학, 1921년 노벨 물리학상 • 5/11:브라운 운동 원자가 실제로 존재하는가? 아인슈타인: “원자는 실존할 뿐 아니라, 크기를 측정할 수 있다”  원자물리학, 고체물리학 • 6/30:특수상대성 이론 시간과 공간은 절대적인가? 아인슈타인: “시간과 공간은 상대적이다”  일반상대성 이론, 천체물리학, 우주학

  3. 상대성 원리Principle of Relativity • 갈릴레오: 일정한 속도로움직이는 배 안에서의 물체의 운동은 움직이지 않을 때와 같다 Relativity • 아인슈타인: 일정한 속도로 움직이는 배 안에서의 모든 물리 현상은 움직이지 않을 때와 같다 Faraday 예: 빛의 속도 c 빛 = 전자파 관찰자의 속도에 관계 없이, c =1초에 300,000 km! 정지 ｃ v 시간이나 거리가 달라지지 않고서는 빛의 속도가 같을 수 없음!

  4. 맥스웰 방정식 안에 상대성 원리Relativity inMaxwell’s Equations • 전자파:B(t)E(t) B(t)E(t) … • 아인슈타인의 관찰:  맥스웰 방정식 (1864) 파동 방정식 근원이나 관찰자의 속도가 맥스웰 방정식에 들어오지 않음 빛의 속도는 관찰자의 속도에 관계 없이 일정하다!

  5. 특수상대성 이론Special Theory of Relativity • 시간과 공간은 관찰자의 상대 속도에 따라 달라진다  움직이는 물체의 길이는 단축되고, 시계는 더 느리게 뛴다. • 질량은 에너지와 동등하다: E = mc2 히로시마, 1945년

  6. Muon수명 실험 1Muon Lifetime Experiment 1 고에너지 입자  뮤온 전자+ 뉴트리노 반감기: 1.5610－６ｓ 평균 속도:　０．９８ｃ 반감거리:　４６０　ｍ Experiment 기대되는 Muon 비율:

  7. Muon 수명 실험 2Muon Lifetime Experiment ２ Bern의 입장에서 Muon의 수명이 ５배 길어 보임 Muon의 입장에서 Jungfrau 산이 5배 낮아 보임

  8. 갈릴레오의 자유낙하 보편성Galileo’s Universality of Free Fall • 가벼운 물체나 무거운 물체나 같이 떨어진다  뉴턴:중력 질량=관성 질량 • 뉴턴의 중력 법칙은 특수상대성 이론과 모순이다 갈릴레오~1620년 스캇 1971년

  9. 아인슈타인의 등가 원리Einstein’s Equivalence Principle • 자유 낙하하는 엘리베이터 안에서의 모든 물리 법칙은 중력이 없는 경우와 같다 • 질량은 시공간을 굽게 한다  중력은 시공간의 곡률에 지나지 않는다  빛도 태양 주위를 지나갈 때 굴절한다 (중력 렌즈 현상) • 아인슈타인의 일반상대성 이론(1915)  뉴턴의 법칙을 특수상대성 이론과 조화 실험 5: 곡면

  10. 일반상대성 이론General Theory of Relativity • 시공간의 곡률이 파동으로 전달된다  중력파 • 우주가 팽창하고 있다!  우주의 시작?  아인슈타인 우주상수 도입하여 팽창 막음 웨버 (1960) ＬＩＧＯ 중력파 탐지기 (２００５) ? 과거 현재

  11. 팽창하는 우주 1Eｘpanding Universe 1 • 허블 (1929): 은하계들의 빛의적색치움침발견 적색 치우침 청색 치우침 아인슈타인: “우주상수 도입한 것은 내 일생에 가장 큰 실수”

  12. 팽창하는 우주 2Eｘpanding Universe 2 • 펜지아스와 윌슨 (1965년): 우주 초단파 배경 탐지  대폭발 40만년 후 모습 (80세 인간: 하루)  우주 탄생의 메아리!

  13. 팽창하는 우주 3Eｘpanding Universe 3 실험 7: 풍선 • 우주의 나이: 약 140억 년 • 우주의 팽창이 가속되고 있음!  우주 상수 재 등장, 암흑 에너지? 아인슈타인의 가장 큰 실수가 가장 큰 업적? 무거운 원소들 희미한 뉴트리노 별들 자유 수소 및 헬륨 암흑 물질? 암흑 에너지?

  14. 하늘의 불꽃놀이 －은하계들Ｈｅａｖｅｎｌｙ　Ｆｉｒｅｗｏｒｋｓ －Ｇａｌａｘｉｅｓ 안드로메다 쏨브레로 소용돌이 결합 중인 두 은하계 쎈토리스 스테판의 다섯 쌍둥이

  15. 하늘의 불꽃놀이 －성운들Ｈｅａｖｅｎｌｙ　Ｆｉｒｅｗｏｒｋｓ － Ｎｅｂｕｌａｓ 반지 Ｖ８３８ 독수리 유리 시계 원추 개미 호흡운동 기록기 고양이 눈

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