{ "title": "상대성이론 심화 O/X", "description": "특수·일반 상대성이론의 핵심", "languageCode": "ko", "cards": [ { "type": "ox", "prompt": "특수 상대성이론에 따르면 진공에서의 빛의 속도는 모든 관성계에서 동일하다.", "answer": true, "explanation": "광속 불변은 특수 상대성이론의 두 기본 가정 중 하나입니다." }, { "type": "ox", "prompt": "특수 상대성이론에서 빠르게 움직이는 시계는 정지한 관측자가 볼 때 더 느리게 간다(시간 지연).", "answer": true, "explanation": "시간 지연 효과로 상대 속도가 클수록 움직이는 계의 시간은 느리게 흐르는 것으로 관측됩니다." }, { "type": "ox", "prompt": "질량-에너지 등가 원리 E=mc²는 질량이 에너지로 전환될 수 있음을 나타낸다.", "answer": true, "explanation": "아인슈타인의 E=mc²는 질량과 에너지가 동등하며 서로 전환될 수 있음을 뜻합니다." }, { "type": "ox", "prompt": "일반 상대성이론에서 중력은 질량이 시공간을 휘게 하여 나타나는 기하학적 효과로 설명된다.", "answer": true, "explanation": "일반 상대성이론은 중력을 힘이 아니라 질량-에너지가 만든 시공간의 곡률로 설명합니다." }, { "type": "ox", "prompt": "일반 상대성이론에 따르면 중력이 강한 곳일수록 시간은 더 빠르게 흐른다.", "answer": false, "explanation": "중력이 강할수록(중력 퍼텐셜이 낮을수록) 시간은 더 느리게 흐르는 중력적 시간 지연이 나타납니다." }, { "type": "ox", "prompt": "정지질량이 있는 물체는 빛의 속도까지 가속할 수 없다.", "answer": true, "explanation": "속도가 광속에 가까워질수록 필요한 에너지가 무한대로 커지므로 정지질량이 있는 물체는 광속에 도달할 수 없습니다." }, { "type": "ox", "prompt": "블랙홀의 사건의 지평선 안쪽에서 일어난 일은 바깥의 관측자에게 정보로 전달될 수 있다.", "answer": false, "explanation": "사건의 지평선은 빛조차 빠져나올 수 없는 경계여서, 그 안의 사건은 바깥으로 인과적 신호를 보낼 수 없습니다." }, { "type": "ox", "prompt": "GPS 위성은 특수·일반 상대성 효과를 보정하지 않으면 위치 오차가 누적된다.", "answer": true, "explanation": "위성의 속도(특수)와 낮은 중력(일반) 때문에 시간 흐름이 달라져, 보정하지 않으면 하루에 수 km의 오차가 쌓입니다." }, { "type": "choice", "prompt": "2015년 인류가 처음으로 직접 검출에 성공한, 일반 상대성이론이 예측한 시공간의 잔물결은?", "choices": [ "중력파", "전파", "중성미자", "우주배경복사" ], "answer": 1, "explanation": "LIGO는 2015년 두 블랙홀의 병합에서 나온 중력파를 처음으로 직접 검출했습니다." }, { "type": "choice", "prompt": "빠르게 움직이는 물체가 운동 방향으로 짧아 보이는 특수 상대성 효과는?", "choices": [ "길이 수축", "시간 지연", "청색편이", "질량 증가" ], "answer": 1, "explanation": "길이 수축은 상대 속도가 큰 물체가 운동 방향으로 짧게 관측되는 효과입니다." }, { "type": "text", "prompt": "특수·일반 상대성이론을 발표한 물리학자의 이름은? (성으로 입력)", "answers": [ "아인슈타인", "einstein", "알베르트 아인슈타인", "albert einstein" ], "explanation": "알베르트 아인슈타인은 1905년 특수 상대성이론, 1915년 일반 상대성이론을 발표했습니다." }, { "type": "text", "prompt": "빛조차 빠져나올 수 없을 만큼 중력이 강해, 사건의 지평선을 가진 천체를 무엇이라 하나요?", "answers": [ "블랙홀", "black hole", "블랙 홀", "검은구멍" ], "explanation": "블랙홀은 탈출 속도가 광속을 넘어 빛도 빠져나올 수 없는 극단적 중력 천체입니다." }, { "type": "ox", "prompt": "특수 상대성이론에 따르면 두 사건이 동시인지 아닌지는 관측자의 운동 상태에 따라 달라질 수 있다.", "answer": true, "explanation": "동시성의 상대성 때문에, 한 관성계에서 동시인 두 사건이 다른 관성계에서는 동시가 아닐 수 있습니다." }, { "type": "ox", "prompt": "특수 상대성이론에서 시간과 공간은 모든 관성계에서 똑같이 측정되는 절대적인 양이다.", "answer": false, "explanation": "특수 상대성이론에서 시간과 공간은 관측자의 운동에 따라 달라지는 상대적인 양입니다. 절대적으로 불변인 것은 광속입니다." }, { "type": "choice", "prompt": "특수 상대성이론의 두 기본 가정에 해당하는 것은?", "choices": [ "모든 관성계에서 물리 법칙이 같고 광속이 일정하다", "시간은 모두에게 절대적으로 흐른다", "광속은 관측자의 속도에 따라 달라진다", "에너지는 보존되지 않는다" ], "answer": 1, "explanation": "아인슈타인은 '모든 관성계에서 물리 법칙이 동일하다(상대성 원리)'와 '진공에서 광속이 일정하다(광속 불변)'를 기본 가정으로 삼았습니다." }, { "type": "ox", "prompt": "빠르게 움직이는 뮤온이 짧은 수명에도 지표면까지 도달하는 것은 시간 지연으로 관측되는 수명이 늘어나기 때문이다.", "answer": true, "explanation": "고속으로 내려오는 뮤온은 시간 지연 때문에 정지 상태보다 더 오래 사는 것으로 관측되어, 붕괴 전에 지표까지 도달합니다. 특수 상대성의 실험적 증거입니다." }, { "type": "ox", "prompt": "E=mc²에서 c는 소리의 속도를 뜻한다.", "answer": false, "explanation": "c는 진공에서의 빛의 속도(약 30만 km/s)입니다. 광속을 제곱한 큰 값이 곱해지므로 작은 질량도 막대한 에너지에 해당합니다." }, { "type": "text", "prompt": "질량과 에너지가 서로 전환될 수 있음을 나타내는 아인슈타인의 유명한 공식을 쓰세요.", "answers": [ "E=mc²", "E=mc2", "E = mc^2", "e=mc2", "emc2" ], "explanation": "E=mc²는 질량 m이 에너지 E로, 또 그 반대로 전환될 수 있음을 뜻하며 핵반응에서 방출되는 에너지를 설명합니다." }, { "type": "ox", "prompt": "중력이 강한 곳에서 나온 빛은 빠져나오며 파장이 길어지는 중력 적색편이를 겪는다.", "answer": true, "explanation": "빛이 강한 중력을 벗어나면서 에너지를 잃어 파장이 늘어나 붉은 쪽으로 치우칩니다. 파운드-레브카 실험 등에서 확인되었습니다." }, { "type": "ox", "prompt": "두 사건 사이의 시간 간격은 상대 속도와 상관없이 모든 관측자에게 항상 똑같이 측정된다.", "answer": false, "explanation": "시간 지연 때문에 두 사건의 시간 간격은 관측자의 운동 상태에 따라 다르게 측정됩니다. 절대적으로 불변인 것은 시공간 간격(interval)입니다." }, { "type": "ox", "prompt": "특수 상대성이론은 중력을 무시한 관성계를 다루고, 일반 상대성이론은 중력과 가속까지 포함해 다룬다.", "answer": true, "explanation": "특수 상대성이론은 관성계 사이의 관계를, 일반 상대성이론은 중력을 시공간 곡률로 설명하며 가속하는 계까지 아우릅니다." }, { "type": "choice", "prompt": "1919년 일반 상대성이론이 예측한 별빛의 휘어짐을 실제로 관측해 이론을 뒷받침한 사건은?", "choices": [ "개기일식 때의 별빛 관측", "인류의 달 착륙", "수성이라는 행성의 발견", "허블 우주망원경 발사" ], "answer": 1, "explanation": "에딩턴은 1919년 개기일식 때 태양 부근을 지나는 별빛이 예측대로 휘는 것을 관측해 일반 상대성이론을 극적으로 입증했습니다." }, { "type": "ox", "prompt": "물체의 속도가 광속에 가까워져도, 관측되는 상대론적 운동량은 뉴턴 역학의 값과 항상 정확히 같다.", "answer": false, "explanation": "속도가 광속에 가까워지면 상대론적 인자(감마) 때문에 운동량이 뉴턴 값보다 훨씬 커집니다. 저속에서만 두 값이 거의 일치합니다." }, { "type": "ox", "prompt": "중력파는 시공간의 떨림으로, 빛과 같은 속도로 퍼져 나간다.", "answer": true, "explanation": "일반 상대성이론은 중력파가 광속으로 전파된다고 예측했고, 2017년 중성자별 병합 관측에서 중력파와 빛이 거의 동시에 도달해 이를 확인했습니다." }, { "type": "text", "prompt": "무거운 천체가 주변 시공간을 휘게 해, 뒤편 천체의 빛이 휘어져 확대·왜곡되어 보이는 현상을 무엇이라 하나요?", "answers": [ "중력렌즈", "중력 렌즈", "중력렌즈 효과", "gravitational lensing" ], "explanation": "중력렌즈는 은하나 은하단 같은 큰 질량이 뒤쪽 천체의 빛을 굴절시켜 여러 상이나 아크로 보이게 하는 현상으로, 암흑물질 연구에도 쓰입니다." }, { "type": "ox", "prompt": "빛은 질량이 없으므로 아무리 강한 중력장을 지나도 결코 경로가 휘지 않는다.", "answer": false, "explanation": "중력은 시공간을 휘게 하므로 질량이 없는 빛도 그 휜 시공간을 따라 경로가 꺾입니다. 중력렌즈 현상이 그 증거입니다." }, { "type": "ox", "prompt": "쌍둥이 역설에서 빠른 우주여행을 다녀온 쪽이 지구에 남은 쪽보다 덜 나이 든 채 돌아온다.", "answer": true, "explanation": "여행을 다녀온 쪽은 가속·감속을 겪는 비대칭적 경로라, 시간 지연이 실제로 누적되어 지구에 남은 쪽보다 덜 나이 듭니다." }, { "type": "ox", "prompt": "블랙홀은 우주 어디에 있든 무한한 거리에서까지 모든 것을 빨아들이는 청소기와 같다.", "answer": false, "explanation": "블랙홀의 중력도 거리가 멀어지면 다른 천체와 똑같이 약해집니다. 충분히 먼 곳에서는 같은 질량의 별처럼 안정된 궤도를 돌 수 있습니다." }, { "type": "choice", "prompt": "매우 무거운 별이 수명을 다해 중력 붕괴하면 만들어질 수 있는 천체는?", "choices": [ "블랙홀", "소행성", "혜성", "행성" ], "answer": 1, "explanation": "충분히 무거운 별은 핵연료가 바닥나면 스스로의 중력을 이기지 못하고 붕괴해 블랙홀(또는 중성자별)이 될 수 있습니다." }, { "type": "ox", "prompt": "블랙홀의 질량이 클수록 사건의 지평선(슈바르츠실트 반지름)도 커진다.", "answer": true, "explanation": "슈바르츠실트 반지름은 질량에 비례하므로, 질량이 큰 블랙홀일수록 사건의 지평선이 더 넓습니다." }, { "type": "text", "prompt": "회전하지 않는 블랙홀에서 빛조차 빠져나올 수 없는 경계인 사건의 지평선까지의 반지름을 무엇이라 하나요?", "answers": [ "슈바르츠실트 반지름", "슈바르츠실트반지름", "슈바르츠쉴트 반지름", "schwarzschild radius" ], "explanation": "슈바르츠실트 반지름은 주어진 질량이 만드는 사건의 지평선까지의 거리로, 질량에 비례합니다." }, { "type": "ox", "prompt": "상대성이론에서 공간과 시간은 서로 아무 관련이 없는 별개의 개념으로 다뤄진다.", "answer": false, "explanation": "상대성이론에서는 공간 3차원과 시간 1차원이 하나로 묶인 4차원 시공간으로 다뤄지며, 서로 얽혀 변환됩니다." }, { "type": "ox", "prompt": "우주의 팽창으로 멀리 있는 은하일수록 그 빛이 더 붉은 쪽으로 늘어나 보이는 현상을 우주론적 적색편이라 한다.", "answer": true, "explanation": "공간 자체가 팽창하며 빛의 파장이 늘어나므로, 멀리 있는(즉 오래된) 은하일수록 적색편이가 크게 나타납니다." }, { "type": "choice", "prompt": "다음 중 일반 상대성이론이 예측했고 이후 관측으로 확인된 현상이 아닌 것은?", "choices": [ "물체의 정지 상태를 규정하는 절대공간", "중력에 의한 빛의 휘어짐", "수성 근일점의 이동", "중력파" ], "answer": 1, "explanation": "빛의 휘어짐, 수성 근일점 이동, 중력파는 모두 예측되고 확인되었습니다. 하지만 물체가 영구히 정지 상태를 유지하는 절대공간은 상대성이론이 부정하는 개념입니다." }, { "type": "ox", "prompt": "일반 상대성이론이 옳다면 약한 중력에서도 뉴턴의 중력 법칙은 전혀 들어맞지 않는다.", "answer": false, "explanation": "일반 상대성이론은 중력이 약하고 속도가 느린 조건에서 뉴턴의 중력 법칙과 거의 일치합니다. 뉴턴 이론은 그 근사로서 여전히 유효합니다." }, { "type": "text", "prompt": "가속하는 기준계와 균일한 중력장을 국소적으로 구별할 수 없다는, 일반 상대성이론의 출발점이 된 원리를 무엇이라 하나요?", "answers": [ "등가원리", "등가 원리", "equivalence principle" ], "explanation": "등가원리는 중력에 의한 효과와 가속에 의한 효과가 국소적으로 동등하다는 원리로, 아인슈타인이 일반 상대성이론을 세우는 핵심 착상이 되었습니다." } ] }