자의 길이가 줄어 보인다.오른편 그림에서 자는 정지해 있고, 소녀가 타고 있는 기차는 오른쪽으로 움직이고 있습니다. 이때 소녀가 자의 길이를 재게 됩니다. 어떻게 해야 할까요? 움직이지 않는 물체의 경우 자를 이용해서 간단히 길이를 잴 수 있지만 움직이는 물체의 길이를 재어야 한다면 고민을 해야 합니다. 좋은 방법이 떠오릅니까? 동시에 양쪽 끝을 표시해야 한다.위 그림에서 소녀는 다음과 같이 길이를 측정했습니다. 즉, A 점과 B 점에 대해 움직이는 좌표계에서 동시에 표식을 하도록 두 지점에서 빛의 펄스를 이용합니다. 양쪽 두 지점에서 오는 펄스가 소녀에게 동시에 도달하고, 또한 두 지점까지의 거리가 같다면 두 지점에서 펄스는 동시에 발생된 것으로 생각할 수 있을 것입니다. 무슨 말이냐고요? 그렇다면 '시작' 버튼을 눌러 유심히 그림을 잘 살펴 보세요. 그리고 속도를 바꾸어 가며 반복실험을 해 보세요. 그러면 무슨 좋은 생각이 떠오를지 모릅니다. 소녀는 오른쪽으로 움직이고 있으니 자의 좌표계의 입장에서 동시에 A, B 점에서 펄스가 나온다면 소녀는 펄스가 동시에 나오지 않은 것으로 관찰할 것입니다. 이에 따라 위 그림과 같이 화면좌표계에서는 동시가 아닌 시간, 즉 A에서는 먼저, B에서는 나중에 펄스가 발생되도록 맞추어 둔 것입니다. 이제 소녀는 두 지점 A'과 B'로부터의 펄스가 동시에 도달한데다가, 마침 두 지점의 중앙점에서 이 펄스를 보았으므로 A', B'에서 동시에 펄스가 출발한 것으로 볼 수 있습니다. ('광속 불변의 원리'를 잊지 마세요.) 따라서 소녀가 타고 있는 기차에 표식된 A'과 B'간의 거리가 바로 자의 길이가 될 것입니다. |