2차원 시공간 그림과 특수상대성이론

사관학교 2016 B형 지문이다. 링크

이 지문을 통해 “시공간 그림”에 대한 개념을 인지하고 이걸 특수상대성이론 문제풀이에 적용해볼 수 없을까 고민을 많이 했다. 추가 자료를 찾아보고 좀 공부해보니 적용 된다. 심지어 기범비급에 실린 고난도 문제들이 따로 Ad-Hoc같은 느낌의 “뿔” 같은 것을 도입하지 않고 시공간그림만으로 간단하게 풀 수 있다. 그 내용을 이 포스트에 서술하긴 좀 뭐하고, 찾아본 자료를 정리해두겠다.

동시사건선의 유도, 시간팽창과 길이수축 모두 찾아보면 자세하게 서술한 논문이 있다. 물리 교육에 2차원 시공간 그림을 활용하면 더 쉽다- 그런 취지의 논문으로 기억한다. 링크 (논문 중간 어딘가에 수식 오류 있던 걸로 기억하니 조심해서 읽자)

“시공간 그림으로 이해하는 특수 상대성 이론”이라는 책이 있는데 위 논문보다는 이 책을 추천한다. 길이 수축, 시간팽창을 문제 풀이에 쓸 수 있도록 서술하고 있다. 이 책 내용이 큰 도움이 되었다.

문제풀이에 활용할 때는, 가장 가시적이고 쓰기 쉬운 활용처는 동시성의 상대성 문제를 풀 때 쓰는 것이다. 굳이 따로 뭔가 고민하거나 책을 따로 읽지 않아도 사관학교 지문에 나온 내용만으로 동시성의 상대성 문제는 풀어낼 수 있다.

다만 기범비급에 나오는 문제 같은 고난도 특수상대성 이론 문제를 시공간그림으로 풀어내려면 위의 책을 읽어보는 편이 좋다.