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[상대성 이론] ([相對性理論, 영 theory of relativity〕)

상대성 원리란 좌표계에 있어서, 서로 운동하는 물리학의 기본 법칙이 항상 동일한 형식으로 나타나야 한다는 요청에서 비롯되었다. 이 원리나 빛의 속도가 모두 좌표계에 있어서 동일한 가치를 지닌다는 가정을 기초로 하여, 아인슈타인은 전자기학(電磁氣學)의 기본 법칙에 대한 상대성이론을 확립하였다(1905). 이것이 이른바 특수 상대성 이론이다. 이 이론은 시간이나 공간의 개념을 근본적으로 변할 수 있는 것으로 바꾸어 놓았다. 그리고 뉴턴의 운동법칙인, 광속도 불변의 원칙이 수정되기에 이르렀다. 지금까지의 물리학에서는, 두 점 간의 공간적 거리 킻 두 개의 사상(事象)의 동시성(同時性)은 좌표에 관계없는 것으로 간주되었었다. 상대성 이론에 의하면 시각 t₁에 p₁(x₁,y₁,z₁)이 일어나는 사상(事象)과 시각 t₂에 p₂(x₂, y₂, z₂)가 일어나는 사상(事象)에 대해서는, (x₁-x₂)² +(y₁- y₂)² + (z₁-z₂)² - c²(t₁- t₂)²라는 4차원의 시간과 공간에 관한 양이 비로소 불변량으로 되고, 공간적 거리도 시간도 각각 좌표에 따라서 다른 가치를 지닌다. 다만 이상과 같은 이론은 서로 등속도(等速度) 운동을 하는 좌표계, 이른바 관성계(慣性系) 사이에서만 성립하는 관계로, 이것을 임의의 좌표계에 대하여 성립하는 것처럼 확장한 것이 일반 상대성 이론이다(1915). 임의의 운동좌표에서 떨어지면 물체에 있어서는 겉모습이 움직이는 것처럼 되지만, 이 이론에서는 중력을 물체 사이의 상호작용으로 보는 대신에, 좌표계의 특수성에 의해서 나타나는 힘으로 본다. 한편 시간과 공간의 성질도 어느 정도 복잡해지지만, 앞의 관성계에서는 시간과 공간의 차이를 공간 중의 물질 분포에 의하여 결정하는 것처럼 이론이 구성되어 있다.
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