특수 상대성이론(1) 질량 = 에너지 아인슈타인 두뇌 핥아먹기

이 글을 통해서 특수 상대성 이론을 간략히 살펴봄으로써 아인슈타인의 두뇌를 핥아먹어 보겠습니다 냠 -! 

질량 = 에너지에 대해서 얘기해보기 전에 질량에 대해서 이해해보겠습니당. 우리의 일상생활에서 질량과 무게의 비례관계는 거의 완벽히 일치합니다(질량과 무게가 아니라 질량과 무게의 '비례관계'라고 말씀드렸습니다). 그 이유는 지구가 거의 일정한 중력으로 지구 표면에 있는 물체를 적당히 당기고 있기 때문입니다. 가장 큰 차이가 나는 부분은 무중력 상태입니다. 무중력 상태에서 체중계 위에 올라가도 체중이 0kg인 것처럼 나올 수 있습니다(물론, 실제 체중이 0kg은 아니겠죠 ㅎㅎ). 무중력 상태일 때도 '움직이기 어려운 정도'는 변하지 않습니다. 바로 이것이 질량의 의미입니다. 구체적인 예시를 볼까요? 가장 간단한 예시로 지구와 달이 있습니다. 지구와 달은 우주에서 돌고 있습니다. 서로 돌고있는 걸 유심히 관찰해보면, 지구는 상대적으로 작게 돌고 달은 크게 돕니다. 그 이유는 쌍성의 회전 중심은 더 무거운 별에 가까워지기 때문이고 지구가 좀 더 무거운 별이기 때문입니다. 다시 말해서, 무중력 상태일 때도 '움직이기 어려운 정도'를 뜻하는 질량은 그대로입니다.  자 이제 질량 = 에너지의 대표적인 예시를 찾아보겠습니다. 바로 원자력 발전소입니다. 우라늄의 핵분열 반응은 질량이 에너지로 바뀌는 대표적인 예시입니다. 우리늄의 원자핵은 분열해서 작은 원자핵으로 쪼개집니다. 이러한 과정을 통해 열에너지가 나오고 이를 일상생활에서 활용하기 위해 전기 에너지로 전환시킵니다. 질량이 에너지와 같다는 대표적인 예시입니다(증명한 건 아니고 예시를 든 겁니당). 이를 슈타인 형은 E=mc2이라고 표현했습니다. E는 에너지, m은 질량, c는 광속인 것이죠. 이를 우라늄 핵분열 반응에 대입시키면, 10g의 질량이 에너지로 바뀔 때 약 900조 줄의 에너지가 나오게 됩니다 (0.01 * 30만 *1000 * 30만 * 100)^2