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빛 빛의 성질
빛의 임의의 각도로 경계면으로 들어갈 때, 이 면이 대표적인 불균질 매질에 대응하고 이 면을 구성하고 있는 원자가 반사광처럼 뒤쪽으로 그리고 투과광처럼 앞쪽으로 모두 빛을 산란 시킨다. 입사광선이 휘거나 구부러지는 현상을 굴절(refraction)이라고 한다. 이때 빛은 스넬의 법칙(Snell's law)을 따라 굴절한다. 스넬의 법칙이란 입사하는 매질의 굴절률과 입사각이 n1,θ1이고 굴절하는 매질의 굴절률과 굴절각이 n2,θ2일 때 n1sinθ1=n2sinθ2을 만족한다는 법칙이다. 진공에서 빛의 속력 c와 물질 속에서 빛의 속력 v의 비, 즉 n=c/v를 굴절률이라 한다. 빛은 진공에서 보다 물질 속에서 더 느리게 진행하므로 물질 속에서 굴절률은 항상 1보다 크고, 진공에서 굴절률은 정확히 1이다.
빛 빛의 성질
빛을 나타내는 파동함수는 이차 선형 편미분 방정식의 해로 나타낼 수 있다, 따라서 이 파동함수는 중첩의 원리(principle of superposition)를 따른다. 달리 말하면 '빛의 간섭이란 2개 혹은 그 이상의 빛이 상호작용하여 얻어진 합성파의 복사조도(irradiance)가 성분 광파의 복사조도를 단순히 더한 값과 달라지는 현상'이라고 볼 수 있다. 예를 들어 두 가지 빛을 ψ1(x,t)=Ae^i(k1x-ωt+φ),ψ2(x,t)=Be^i(k2x-ωt+φ)로 나타내면, 중첩된 빛은 ψ12(x,t)=Ae^i(k1x-ωt+φ)+Be^i(k2x-ωt+φ)로 나타낼 수 있다.
음파, 물질파, 빛을 포함한 모든 파동에서 회절(diffraction)은 진행하는 파면의 일부가 차단되었을 때 발생하는 파동 현상의 일반적인 특성이다. 투명하거나 불투명한 장애물을 만나서 일부 파면의 진폭이나 위상이 변하게 되면 회절 현상이 나타난다. 장애물을 지나 진행하는 파면상의 각 부분은 서로 간섭(interference)하여 회절무늬라 불리는 독특한 에너지밀도 분포를 형성한다. 간섭과 회절은 명확하게 물리적으로 구분되지 않는다. 그러나 항상 적절한 것은 아니지만 관례적으로 몇 개의 파가 중첩되는 경우에는 간섭으로, 대단히 많은 수의 파가 중첩되어 나타나는 현상은 회절로 구분한다. 그렇더라도 많은 파의 중첩을 취급하는 경우 한편으로는 다중광속 간섭이라 부르고 다른 한편으로는 격자에 의한 회절이라고 부른다.
일각에서는 빛의 회절을 불확정성의 원리로 설명하기도 한다. 불확정성의 원리란, 파동에서 변위의 불확정성과 운동량의 불확정성의 곱이 상수값보다 항상 크거나 같음을 말한다.(Δx*Δp≥ħ/2) 빛이 슬릿으로 진입하면서 파동의 범위의 불확정성(Δx)이 감소하므로, 파동의 운동량의 불확정성(Δp)이 증가해서 빛의 방향의 불확정성이 증가한다는 논리이다.
빛 광원
많은 광원들 중 가장 널리 알려진 것은 열이다. 물체의 온도에 따라 특정한 흑체 복사 스펙트럼을 방출한다. 예를 들어, 태양 주위의 6000K의 온도인 채층에서는 가시광선에서 최댓값을 가지는 전자기 스펙트럼을 방출하고, 그보다 온도가 낮은 백열등의 경우는 방출하는 에너지의 약 10% 정도가 가시광선 영역에 있고, 나머지는 적외선 영역에 있다.
흑체 복사 스펙트럼의 최댓값은 차가운 물체일수록 적외선 영역에 존재한다. 그리고 온도가 높아질수록 최댓값은 짧은 파장 영역으로 이동하여 처음에는 가시광선 영역의 빨간색을 지나 파란색으로 이동하고, 결국 가시광선을 벗어나 자외선 영역으로 이동한다. 금속을 가열할 때 빨간색을 내는 것보다 파란색을 내는 것이 더 높은 온도인 것이다.
원자는 빛의 특정 에너지만을 방출하거나 흡수한다. 이 현상은 각 원자에 따라 특정한 스펙트럼의 ‘방출선’을 나타나게 한다. 다이오드에서 빛의 방출, 가스램프(네온등이나 네온사인, 또는 수은기체 등), 불꽃과 같은 것은 방출의 예이다. 예를 들어, 나트륨을 태울 때 그 불꽃은 노란색이다.
빛 광원
전자와 같이 자유입자가 감속할 때에도 가시광선을 만들어 낸다. 예를 들어 사이클로트론 복사, 싱크로트론 복사, 제동 복사 등이 있다. 입자가 물질 속에서 빛보다 빠르게 움직일 때 그 물질은 체렌코프 복사를 하게 된다.
특정 화학 물질의 연구는 화학 발광에 의해 가시 광선을 생산하고 있다. 생명체에서, 이 공정은 생물 발광이라고 불린다. 예를 들어, 반딧불은 이 의미에 의해 빛을 생산하고 보트는 물이 빛나는 웨이크 생산에 의해 플랑크톤을 방해 할 수 있다. 그들은 더 많은 에너지 방사선과 형광으로 알려진 과정에 의해 조명될 때 특정 물질이 빛을 생산하고 있다. 어떤 물질보다 에너지 방사선에 의해 빛을 천천히 방출한다. 이것은 인광으로 알려져 있다. 인광 재료는 아 원자 입자를 퍼 붓는 것에 의해 흥분 될 수 있다. 음극선이 하나의 예다. 이 메커니즘은 브라운관 텔레비전과 컴퓨터 모니터에 사용된다.
빛 빛의 압력
빛은 해당 경로에 있는 개체에 물리적 압력을 가한다. 맥스웰 방정식에 의해 추론될 수 있는 현상이지만 빛의 입자 특성에 의해 설명되는 것은 쉽지 않다. 가벼운 압력은 빛의 속도에 의해 분할 된 빛의 힘과 동일하다. 때문에 빛의 크기, 빛의 압력의 효과는 모든 물체를 무시한다. 예를 들어 하나의 밀리 와트의 레이저 포인터는 한 물체에 대해 약 3.3피코뉴턴의 힘을 가한다. 따라서, 하나의 레이저 포인터로 미국의 페니를 들어올릴 수 있지만 약 30억-mW 레이저 포인트를 필요로 한다. 그러나 NEMS 같은 나노미터 스케일의 애플리케이션에서 가벼운 압력의 효과가 더 중요하고 NEMS 매커니즘을 구동하는 것과 나노미터 크기의 물리적 스위치를 누른 빛의 압력인 집적 회로는 활발한 연구 분야이다.
큰 규모에서, 빛의 압력은 소행성이 더 빨리 회전할 수 있게 한다. 솔라 세일의 가능성은 우주에서 가속화되었다. 우주 안에서 조사 중이다.
빛 빛의 압력
비록 Crookes 복사계의 움직임이 빛의 압력에 의한 결과 일지라도 이 해석은 부정확하다. Crookes의 회전의 특성은 진공의 결과이다. 이것이 Nichols의 복사계와 혼동되지 않는다면 토크의 의해 야기되는 행동은 빛의 압력에 의해서 직결된다.
빛 빛에 대한 이론
기원전 5 세기에서, 엠페도클레스는 모든 것이 네 가지 요소로 구성되었다고 한다. 불, 공기, 흙과 물. 그는 아프로디테가 4가지의 요소로 사람의 눈을 만들었다고 믿었다. 사실이라면, 다음 하나는 밤에 단지뿐만 아니라 낮에는 볼 수 있었다. 그래서 엠페도클레스는 태양과 같은 소스에서 눈에서 광선과 광선 사이의 상호 작용을 가정했다.
약 300 BC에서, 유클리드는 가정하였다. 빛이 직선으로 여행하는 것과 그는 반사의 법칙을 묘사하고 수학을 공부하였다. 그는 눈이 눈으로부터의 빔의 결과, 그는 어떻게 빛이 도달하고 만약에 그의 눈을 감으면 어떻고 밤에 눈을 열면 어떠할지 궁금해 했다. 물론 눈에서 빔이 무한대로 빠르게 이동하면 문제가 되지 않는다.
기원전 55년, 루크 레셔는 그리스의 원자론의 아이디어에 대해 썼다. 빛 과 태양의 열은 그들이 꺼지기 전 까지에는 원자로 구성되어있다. - 우주의 본질에
나중에 입자 이론과 유사에도 불구하고 루크 레셔의 견해는 일반적으로 인정되지 않았다.
프톨레마이오스 (C. 2 세기)는 그의 책 광학에서 빛의 굴절에 대해 썼다.
빛 빛에 대한 이론
고대 인도에서 Samkhya 와 Vaisheshika의 힌두교 학교에서 기원 후 세기 초에 빛  이론을 개발했다. Samkhya 학교에 따르면 빛은 총 요소의 밖으로 가장 기본이 되는 5가지 “미묘한” 요소이다. 이들 원소의 자성은 특별히 언급되지 않고, 그것은 실제로 연속으로 촬영 한 것으로 보인다. 한편 Vaisheshika학교는 시간과 공간 두 개의 비 원자의 물리적 이론을 주었다. 기본 원자는 지구, 물, 불, 공기이다. 광선은 테자스 원자의 높은 속도를 가져온다. 빛의 입자는 속도와 테자스 원자의 배열에 의해 다른 특성을 나타 낼 수 있다.  Vishnu Purana는 햇빛을 “태양의 일곱 광선”으로 말한다.
5세기의 Dignāga와 7세기의 Dharmakirti 같이 원자론의 유형을 개발한 인도의 불교는 실제로 원자 단체로 에너지 혹은 빛으로 깜빡이게 구성되어있다. 그들은 빛같은 동등한 에너지의 원자를 보았다.
빛 빛에 대한 이론
르네 데카르트는 빛이 이븐 알하이탐과 Witelo의 "형태"뿐만 아니라, 베이컨, Grosseteste, 케플러의 "종"을 거부하고, 발광체의 기계적 특성이었다고 말했다. 1637년에 그는 빛의 굴절 이론을 발표했다. 그의 이론은 불확실했다. 빛이 중간 밀도보다 적은 밀도보다 더 빠르게 이동한다고 가정하였다. 데카르트는 음파의 행동을 비유하여 결론에 도착했다. 비록 데카르트는 상대 속도에 대해 잘못이 있었지만, 그는 빛이 굴절을 다른 물질의 빛이 속도에 대해서 정확한 가정을 했다. 데카르트는 처음으로 기계적 비유를 사용하지 않았지만 그가 분명히 빛 발광체 및 전송 매체의 기계적 특성이라고 주장하기 때문에, 데카르트의 빛 이론은 현대 물리 광학의 시작으로 간주 한다.
빛 빛에 대한 이론
피에르 가상디(1,592 - 1,655)는 1660년 사후에 출판 된 빛의 입자 이론을 제안하였다. 아이작 뉴턴은 이른 나이에 가상디의 이론을 공부하고, 플레넘의 데카르트 이론에 자신의 견해를 선호했다. 그는 빛의 원천에서 모든 방향으로 방출 된 미립자 (물질의 입자)로 구성되었다고 그의 가설에 진술했다. 빛의 파동성에 대한 뉴턴의 주장 중 하나는 빛이 직선으로 이동하는 동안 파장이 장애물 주위로 구부러져 있다는 것이었다. 그러나 그는 빛 입자가 오드 지역화 웨이브를 만들 수 있게 함으로써 (프란체스코 그리말디에 의해 관찰되었다) 빛의 회절 현상을 설명했다.
빛 빛에 대한 이론
아이작 뉴턴이 스펙트럼 현상을 실험할 당시 백색광이 프리즘에 의해 색이 분해되는 것은 이미 알려진 사실이었다. 이것은 어둠이 색을 변화시키거나 프리즘에 의한 굴절이 빛의 성질을 변화시키기 때문이라는 것이 그 당시의 설명이었다. 뉴턴은 프리즘에 의해서 분해된 광선 하나를 다시 프리즘에 통과 시키면 색이 더 이상 분해되지 않는 것을 실험해 보았다. 이 사실로 뉴턴은 어둠이나, 프리즘에 의한 굴절에 의해 빛의 성질이 바뀌지 않는다는 것을 알게 되었다. 그는 각각의 색에 대응되는 서로 다른 크기의 빛 입자가 존재하고, 그 입자가 각각 다른 수의 진동을 일으켜서 색을 만들어 낸다고 주장했다. 다시 말해서 가장 큰 크기의 빛 입자가 최대 진동수인 적색을 만들고, 가장 작은 크기의 빛 입자가 최소 진동수인 청색을 만들어 낸다고 했다. 1704년 뉴턴은 그의 광학 이론을 집대성한 책 《광학》을 출판하였다. 그 책에서 뉴턴은 "빛의 사선(射線)이 물질로부터 발사되는 작은 물체"라고 적었고, 그 이유는 이러한 물체는 같은 매질 속을 지날 때, 그림자 쪽으로 휘어지지 않고 직진하기 때문이라고 했다. 뉴턴의 명성 때문에 입자설은 18세기 동안 정설로 확고한 위치를 지켰다.
빛 빛에 대한 이론
네덜란드 출신의 프랑스 과학 아카데미 회원이었던 크리스티안 하위헌스는 빛의 파동설을 주장했다. 그는 하위헌스 원리를 통해 파동이 전해지는 방법을 설명한 것으로 그 이름이 알려져 있다. 빛의 파동설은 프랑스의 르네 데카르트와 영국의 로버트 훅이 기초하고 하위헌스가 완성한 이론이다. 하위헌스는 빛이 교차할 때 서로 방해를 받지 않고 투과한다는 이유로 빛의 파동설을 주장하였다. 만약 빛이 입자라면 충돌로 인해 반드시 빛이 흐트러지는 것이기 때문이다. 1690년 그의 빛에 관한 이론인 ‘빛에 관한 논문’을 발간하였다. 그는 빛의 파동을 전하는 매질로 우주 전체에 정지한 상태로 퍼져있는 에테르라는 물질이 있다고 주장했다. 뉴턴의 입자설과 하위헌스의 파동설은 둘 중 우세하다는 증거는 발견되지 않았으나, 뉴턴의 명성에 의해 입자설이 더 많이 지지를 받았다.
빛 빛에 대한 이론
19세기가 되어 영국의 토머스 영이 ‘빛의 간섭 실험’을 발표하면서 빛의 입자설에 대한 확실한 반론이 나왔다. ‘파동의 간섭’이란, 두 파동이 중첩되었을 때 마루들은 보강간섭을 하고 골들은 소멸 간섭을 하여 줄무늬를 만드는 현상이다. 이런 파동의 간섭현상이 빛에서도 나타난 것을 영의 이중 슬릿 실험에 의해 밝혀졌다. 이런 줄무늬를 간섭 무늬라고 한다. 1803년 런던 왕립 학회에서 처음 이 실험을 발표했을 때, 학계의 권리에 부딪혀 받아들여지지 않았다. 그러나 이후 1818년 프랑스의 오귀스탱 장 프레넬은 빛의 회절을 파동설로 설명하였고, 1850년 프랑스의 레옹 푸코가 빛의 속도를 측정함으로써 파동설이 받아들어지게 되었다.
파동 이론의 또 다른 후원자는 레온하르트 오일러였다. 그는 파동이론에 의해서 회절이 더 쉽게 설명 될 수 있다고 논쟁 했다.
1815 암페어는 Fresnel에게 아이디어를 주었다. 아이디어 내용은 빛의 편광이 횡파라면 파동설에 의해 설명 될 수 있다고 하였다.
나중에, 오귀 스탱 장 프레 넬은 독립적으로 빛의 자신의 물결 이론을 일했으며, 1817년 Académie des 과학에 발표했다.
빛 빛에 대한 이론
1821년까지 프레넬은 빛의 파동성을 수학적 방법을 통해 보여줄 수 있었다. 편광이 빛과 빛이 가로일 때 어떠한 진동이 일어나지 않을 때 파장이론에 대해 설명할 수 있었다.
파동이론의 약점은 음파와 같은 빛의 파동에서는 매질이 필요하다는 것이었다.
가상의 물질인 Luminiferous aeher은 1678년 Huygens가 마이 켈슨-몰리의 실험에 의해 19세기 후반 강한 의심을 하여 제안 되었다.
빛 빛에 대한 이론
가시 광선의 모든 유형 및 모든 전자파에 대한 설명으로 전자기 이론
1845년 마이클 페러데이는 직선 편광의 편광면이 광선이 자기장에 도달하였을 때 회전하는 것을 발견 하였다. 이 효과는 현재 페러데이 회전이라고도 한다. 이것은 빛이 전자기와 관련 되어있다는 증거였다. 1846년 그는 빛이 자기장 선을 따라 전파 방해의 형태임을 추정하였다.페러데이는 1847년 빛이 고주파 전자기 진동 이라고 주장하였다. 이는 심지어 매질의 부재등에 의해 에테르로 전파 될 수 있었다.
1867년 영국의 제임스 클러크 맥스웰은 전기와 자기가 밀접하게 관련이 있고 이를 수식적으로 나타내었다. 그는 전기와 자기사이의 상호작용으로 파장이 발생되고 전파되는 것을 알아냈다. 실제 전자기력은 파동의 형태로 전파되며, 전자기파는 서로 직각으로 진동하는 전기장과 자기장의 두 성분을 갖는다. 맥스웰은 진공에서 전자기파의 속도를 계산해 본 결과 빛의 속도와 일치하는 것을 확인하였다. 그는 빛이 전자기파의 한 형태라고 결론을 내었다. 맥스웰에 빛이 파동이라는 것은 수학적으로 엄밀하게 유도되었으므로 이는 빛의 파동설을 확고히 하였다.
빛 빛에 대한 이론
빛이 금속 표면에 충돌할 때 전자가 방출되는 현상을 광전효과라고 한다. 광전효과는 1887년 독일의 헤르츠가 우연히 발견하였다. 그 당시에는 빛이 파동인 경우 발생하는 현상으로 큰 관심을 갖지 않았다. 그러나 광전효과를 조사해 보면서 빛이 파동인 경우 설명하기 힘든 현상들이 나타났다. 방출되는 전자의 에너지는 빛의 세기가 아니라 빛의 진동수에 비례하는 것이 확인되었다. 게다가 어떤 특정 진동수보다 낮은 진동수를 가진 빛이 비추었을 때 빛의 세기에 관계없이 전자가 방출되지 않았다. 이 결과는 빛이 파동설로는 설명이 불가능한 것이었다. 마침내 1905년 알베르트 아인슈타인이 빛의 입자설의 부활을 통해 이 문제를 해결하였다. 아인슈타인은 빛 입자를 광자라고 불렀고 그의 주장을 광양자설이라 하였다. 그러나 압도적으로 많은 파동설의 증거 때문에 많은 물리학자들의 반론에 부딪혔다. 아인슈타인은 그의 주장을 뒷받침하는 많은 논문을 발표하는 노력을 통해, 결국 그의 광전 효과에 대한 설명이 인정받게 되었다. 아인슈타인은 광전효과를 설명한 공로로 1922년 노벨 물리학상을 수상하였다. 이것은 결정적으로 빛의 입자와 파동의 이중성과 양자역학의 기초를 마련하게 되었다.
아인슈타인의 광전효과에 대한 연구와 플랑크의 결과를 토대로, 현재의 이론은 빛이 입자적 성질과 파동적 성질이 모두 가지고 있다고 설명한다. 아인슈타인은 광자의 에너지는 광자의 진동수에 비례한다고 했다. 즉, 입자적 성질을 가진 광자와 파동이 가지는 성질인 진동수를 동시해 표현하였다. 일반적으로, 모든 물질은 입자성과 파동성을 동시에 가지고 있다고 했다. 파동으로 생각했던 빛이 입자라는 것을 보였다. 입자라고 생각한 전자가 파동임을 보인 것은 프랑스의 루이 드 브로이이다. 그는 1924년 물질파 이론을 제창하여 전자가 원자핵 쪽으로 가지 않고 일정한 궤도운동을 하는 것을 설명했다. 1927년에 미국의 클린턴 조지프 데이비슨이 실험적으로 전자에 파동적 성질이 있다는 것을 증명하였다. 결국 과학자들은 빛이 파동성과 입자성 두 가지를 모두 가지고 있다는 결론을 내렸다.
1900년 막스 플랑크는 흑체복사를 설명하려고 시도했다. 빛이 비록 파동일지라도 이 파동은 그들의 주파수에 관한 유한한 양의 에너지를 얻거나 잃을 수 있다고 제안하였다. 플랑크는 (라틴어에서 “얼마나 많은”이라는 뜻) 빛 에너지의 “양자”, “덩어리”라고 불린다. 1905년 아인슈타인은 광전 효과를 설명하기 위해 빛 양자의 개념을 사용하고 이 빛 양자가 “진짜” 존재했다고 제안하였다. 1923년 아서 홀리 콤프 턴은 파장 변화가 저가동의 X-레이가 흩어져 보인다고 보였다. 지금은 파동이론이지만 전자가 X-레이의 입자 이론에 의해 설명되었다 1962년 길버트 N 루이스는 liqht quanta particles photons라고 이름 붙였다. 결국 양자 역학의 현대이론은 입자와 파동 둘로부터 왔다. 대신 현대 물리학은 거시적인 입자, 때로는 다른 거시적인 물, 파도의 한 종류로 수학적으로 설명 할 수 있는 무언가로 빛을 보고 있지만 실제로는 완전히 상상 할 수 없는 무언가이다. 가시광은 주파수 안의 중간을 차지한다. 이것은 쉽게 파동 혹은 입자 모델 때로는 두 가지 모두를 사용하여 기술하여 실험에 표시될 수 있다.
아메리카 국가 기구
아메리카 국가 기구 또는 미주 기구(美洲機構)는 미국 워싱턴에 본부를 둔 국제 기구로, 1948년 4월 30일에 창설되었다. 현재 아메리카 대륙의 34개국이 가입해 있다.
공식 언어는 영어, 스페인어, 프랑스어, 포르투갈어이고 공식 언어별 명칭은 아래와 같다.
아메리카 국가 기구 역사
1947년 9월, 미국을 비롯한 중남미 20개국이 리우 데자네이루에서 미주(美洲) 상호원조조약을 체결하게 되었다. 이 조약은 총 26개조로서 "조약국 상호간의 분쟁은 유엔에 의탁하기 전에 미주기구의 협의에 따라 해결하고자 한다"는 정신을 원칙으로 삼고 있다. 1948년 4월 콜롬비아의 수도 보고타에서 열린 미주회의에서는 리우조약 정신을 보다 강화시키며, 미주회의와의 연대를 굳게 하고자 이 지역의 모든 기구를 집대성하여 미주기구를 창설토록 했다.
아메리카 국가 기구는 미국의 중남미 정책에서 신먼로주의의 지배 역할을 담당하는 것으로서 이 지역의 진보적인 반식민지 운동의 억제력이 되기도 했다. 특히 쿠바를 고립시키는 데 큰 역할을 하였으나 1975년 7월 이후에 OAS의 쿠바의 봉쇄는 끝났다.
아메리카 국가 기구 조직
아메리카 국가 기구는 사무국, 상임위원회, 통합 개발을 위한 미주 협의회 및 다수의 위원회로 구성된다.
아메리카 국가 기구의 사무국은 6개 사무국으로 구성되어 있다.
아메리카 국가 기구의 다양한 상임위원회에는 다음이 포함된다.
아메리카 국가 기구의 다양한 위원회에는 다음이 포함된다.
아메리카 국가 기구 가입국
1948년 5월 5일 아메리카 국가 기구 창설 당시 회원국은 다음과 같다.
아메리카 국가 기구는 새로 독립한 카리브해의 국가들을 새로 회원국으로 맞으며 확장했다. 회원국은 다음과 같다. (가입 연도 순으로 정렬)
아메리카 국가 기구는 1962년 1월 31일에 우루과이 푼타델에스테에서 열린 제8차 자문 회의를 통해 "아메리카 국가 기구의 특정 회원국이 마르크스-레닌주의를 고수하는 것은 미주간 통합 체제와 양립할 수 없으며 그러한 정부와 공산주의 진영 간의 연계는 아메리카 대륙의 통합과 연대를 깨뜨린다. 공식적으로 스스로를 마르크스-레닌주의 정부로 규정한 현재의 쿠바 정부는 미주간 통합 체제의 원칙과 양립할 수 없다. 이에 아메리카 국가 기구는 쿠바의 회원국 자격을 정지한다."고 결정했다. 이 안건은 찬성 14개국, 반대 1개국, 기권 6개국(아르헨티나, 볼리비아, 브라질, 칠레, 에콰도르, 멕시코)으로 통과되었다.
아메리카 국가 기구 가입국
쿠바 정부는 아메리카 국가 기구를 "미국의 식민지부"라고 비난했으며 피델 카스트로와 라울 카스트로 형제는 아메리카 국가 기구를 "미국 제국주의 세력의 지배를 위한 도구"로 규정했다. 아메리카 국가 기구 회원국의 외무장관들은 2009년 6월 3일에 온두라스 산페드로술라에서 열린 회의를 통해 1962년부터 쿠바에 내려진 회원국 자격 정지 처분을 해제하기로 결정했다. 그러나 쿠바 정부는 2009년 6월 8일에 공개된 공식 성명을 통해 "쿠바 정부는 아메리카 국가 기구가 쿠바에 대한 자격 정지 처분 해제 결정을 환영한다. 그러나 쿠바 정부는 아메리카 국가 기구에 복귀하지 않을 것이다."라고 밝혔다.
2009년 온두라스 헌정위기를 계기로 마누엘 셀라야 대통령이 축출되었다. 이에 아메리카 국가 기구는 2009년 7월 5일에 온두라스에 대한 회원국 자격 정지 결정을 33개국의 만장일치로 채택했다. 아메리카 국가 기구는 2011년 6월 1일에 온두라스의 회원국 자격 복권에 대해 찬성 32개국, 반대 1개국(에콰도르), 기권 1개국(베네수엘라)으로 통과시켰다.
아메리카 국가 기구 가입국
베네수엘라는 2017년 4월 28일에 공개된 공식 성명을 통해 아메리카 국가 기구에서 탈퇴한다고 선언했는데 아메리카 국가 기구 헌장에 따르면 탈퇴 과정에 2년이 걸린다. 그러나 2019년 베네수엘라 대통령 위기 과정에서 임시 대통령으로 취임한 후안 과이도 베네수엘라 의회 의장이 아메리카 국가 기구 사무총장에게 보낸 서한을 통해 베네수엘라가 아메리카 국가 기구 회원국으로 남기를 원한다고 밝혔다. 이에 따라 아메리카 국가 기구는 후안 과이도의 임시 정부를 베네수엘라 정부 대표로 인정하고 있다.
2021년 11월 7일에 니카라과에서 실시된 총선거에서 다니엘 오르테가 대통령이 4선에 성공했다. 아메리카 국가 기구 25개 회원국은 2021년 11월 12일에 열린 상임위원회 회의에서 "자유롭거나 공정하거나 투명하지 않으며 민주적 정당성이 결여된 상태에서 진행된 니카라과 총선거를 규탄한다."는 내용을 담은 결의안을 채택했다. 이 날 투표에서는 니카라과만 반대표를 던졌고 멕시코, 볼리비아, 온두라스를 비롯한 7개국은 기권했다. 이에 니카라과 정부는 2021년 11월 19일에 공개된 공식 성명을 통해 "아메리카 국가 기구가 니카라과에 대한 내정 간섭을 자행하고 미국의 이익과 패권을 강화하는 도구로 이용되고 있다."고 비난하면서 아메리카 국가 기구 탈퇴를 선언했다. 아메리카 국가 기구 헌장에 따르면 탈퇴 과정에 2년이 걸린다. 2022년 4월 24일에는 니카라과 정부가 마나과 주재 아메리카 국가 기구 대표부를 철수시키고 소속 직원들을 추방했다. 니카라과는 2023년 11월 19일을 기해 아메리카 국가 기구에서 공식 탈퇴했다.
이란 혁명
이란 이슬람 혁명(페르시아어: انقلاب اسلامی, 영어: Islamic Revolution) 또는 이란 혁명(페르시아어: انقلاب ایران, 영어: Iranian Revolution of 1979)은 1979년 이란에서 발생한 혁명으로 입헌 군주제인 팔라비 왕조가 무너지고 루홀라 호메이니의 이슬람 공화국이 들어선 사건이다. 이로서 이란은 이슬람 종교 지도자가 최고 권력을 가지는 사실상의 신정 체제의 독재 국가로 정치 체제가 변화했다. 이란 혁명은 미국, 영국 등 서방의 지원을 받는 팔라비 왕조에 반대하는 다양한 좌파와 이슬람 단체, 학생 운동의 지지를 받았다. 그러나 혁명 직후 이란-이라크 전쟁이 발발했으며, 친 팔라비파와 좌파 인사가 탄압당하는 새로운 국가폭력이 발생하기도 했다. 이란 혁명은 프랑스 대혁명과 마찬가지로 민중의 투쟁으로 왕정을 무너뜨린 시민혁명이 결국 더 큰 독재국가(프랑스는 황제정, 이란은 신정 독재국가)가 들어서는 아이러니한 결과를 보여주는 또 다른 사례이다.
이란 혁명 경과
팔라비 샤에 대한 시위는 1977년 10월에 시작되어 세속적인 요소와 종교적인 요소를 모두 포함하는 시민 저항 운동으로 발전하였고, 1978년 1월에 더욱 격화되었다. 1978년 8월에서 12월 사이에 파업과 시위가 전국이 마비되었다. 팔라비 샤는 1979년 1월 16일, 마지막 페르시아 군주로서 이란을 망명지로 떠나, 그의 임무를 재위 의회와 야당에 기반을 둔 수상이었던 샤푸르 바크티아르에게 맡겼다.
루홀라 호메이니는 정부에 의해 이란으로 다시 초청되었고 수 백만 명의 이란인들에 의한 인사로 테헤란으로 돌아왔다. 2월 11일, 무장 거리 전투에서 게릴라들과 반란군이 샤에 충성하는 군대를 격퇴하여 호메이니를 공식 권좌에 앉히자 왕권이 붕괴되었다.이란은 1979년 4월 1일 이슬람 공화국이 되고 1979년 12월 호메이니가 최고 지도자가 된 새로운 신정주의 공화국 헌법을 제정하고 승인하기 위해 국민투표를 실시했다.
이란 혁명 여성의 역할
이란 혁명은 젠더 혁명이기도 했다. 새로운 정권의 체제의 거의 대부분은 이란 사회에서 여성의 지위에도 집중되었다.
미사여구를 넘어 혁명 자체에 수천 명의 여성도 대거 동원되었고 여러 여성 그룹이 남성들과 함께 적극적으로 참여했다. 투표를 통해 참여하는 것뿐만 아니라, 여성들은 행진, 시위, 구호를 통해 혁명에 기여했다. 혁명은 본질적으로 폭력적이지 않아서 여성들의 개입을 촉진시켰다. 예를 들어, 여성들은 부상자들을 돌보고 여성 의사들도 적극적으로 이를 도왔다. 또한 도움이 필요한 사람들을 위해 공간을 제공하기도 했다. 그러나 여성들은 살해되고, 고문을 당하고, 체포되거나 부상을 입기도 했다. 일부는 게릴라 활동에 참여했으며, 거의 대부분 비폭력적 방식으로 기여했다.
많은 여성들은 혁명 자체에 직접 관여하는 것뿐만 아니라 다른 남성, 비정치적인 여성들을 동원하는 데 중요한 역할을 했다. 많은 여성들이 아이들을 데리고 다니면서 항의했고 그들은 필요하다면 총을 쏘라는 명령을 받은 병사들을 무장해제시키는 중요한 역할을 해냈다.
그러나 그 이후 신정국가가 된 이란은 여성 인권을 철저히 억압하는 것으로 보답한다.
신사역
신사역(新沙驛, Sinsa station)은 서울특별시 강남구 신사동과 서초구 잠원동 사이에 있는 수도권 전철 3호선과 신분당선의 환승역이다. 신분당선은 이 역부터 광교중앙역까지 지하 구간이다. 신분당선은 심야에 2편성이 주박한다. 강남대로 최북단에 위치한다. 추후에, 신분당선이 용산역까지 연장될 경우 이 역이 중간역이 될 예정이다. 신분당선은 이 역부터 청계산입구역까지 서울특별시 구간이다.
신사역 역 구조
두 노선 모두 2면 2선의 상대식 승강장이며 스크린도어가 설치되어 있다. 3호선 같은 경우, 출구는 8개가 있다.
상도역
상도역(Sangdo station, 上道驛)은 서울특별시 동작구 상도1동에 위치한 서울 지하철 7호선의 지하철역이다.
상도역 역 구조
2면 2선의 상대식 승강장을 갖추고 있는 지하역이며, 스크린도어가 설치되어 있다. 출구는 5개다.
상도역 병기역명에 관한 이야기
이 역 인근에 중앙대학교가 있어 개통 초기에는 중앙대앞(中央大앞)이라는 병기역명이 있었지만, 북쪽의 중앙대학교병원 인근에 있는 서울 지하철 9호선 흑석역이 중앙대입구(中央大入口)라는 병기 역명을 사용하면서 폐지되었다.
상도역 이용객 변동
2000년 자료는 개통일인 2000년 8월 1일부터 12월 31일까지인 153일 기준으로 환산한 것이다.
논현역
논현역(論峴驛, Nonhyeon station)은 서울특별시 강남구 논현동과 서초구 반포동에 걸쳐 있는 서울 지하철 7호선과 신분당선의 환승역이다. 7호선 건설 당시 3기 지하철 계획이었던 11호선과의 환승을 염두에 두고, 지하 4층에 승강장을 미리 마련해 두면서, 신분당선의 섬식 승강장으로 활용하고 있다.
논현역 역 구조
2면 2선의 상대식 승강장을 갖추고 있으며, 승강장에는 스크린도어가 설치되어 있다. 출구는 8개가 있다.
1면 2선 섬식 승강장을 갖추고 있다. 승강장에는 스크린도어가 설치되어 있다. 신분당선중 유일무이하게 섬식 승강장을 갖춘 역중 하나이기도 하다. 그래서 역명판이 없다가 설치 예정이다.
논현역 이용객 변동
2000년 자료는 개통일인 2000년 8월 1일부터 12월 31일까지인 153일 기준으로 환산한 것이다.
파울리 행렬
수학과 물리학에서 파울리 행렬(Pauli matrix)은 3차원 회전군의 생성원인 세 개의 2×2 복소 행렬이다. 기호는 , , 로, 다음과 같다.
파울리 행렬은 에르미트 행렬이면서 유니타리 행렬이다. 수학적으로 회전 대칭의 리 대수인 의 생성원이며, 양자역학에서 스핀이나 아이소스핀 등을 표현하는 데 쓰인다. 볼프강 파울리가 제이만 효과를 연구하기 위하여 1925년에 도입하였다.
파울리 행렬 수학적 성질
파울리 행렬은 에르미트 행렬이면서 유니타리 행렬이다.
: 에르미트 행렬
: 유니타리 행렬
여기서 는 단위행렬이다.
파울리 행렬은 에르미트 행렬이면서 유니타리 행렬이기 때문에 아래 성질이 성립한다.
파울리 행렬의 행렬식과 대각합의 값은 다음과 같다.
이로부터, 파울리행렬의 고윳값은 ±1 임을 알 수 있다.
파울리 행렬은 다음과 같은 교환관계와 반대바꿈관계를 가진다.
여기서 εabc는 레비치비타 기호, δab는 크로네커 델타이며, 는 리 괄호이다.
위의 두 관계를 요약하면 다음과 같다.
.
예를 들어, 몇몇 값을 구해보면
이다.
또한, 위 행렬 3개를 한번에 벡터로 모아 파울리 벡터(Pauli vector)로 사용하기도 하는데, 자세한 정의는 다음과 같다.
교환관계식을 이용하면 파울리 벡터와 교환법칙이 성립하는 임의의 벡터 a와 b에 대해 다음과 같은 성질을 가짐을 알 수 있다.
또한, 임의의 벡터 a와 그 방향 단위벡터 , 그 벡터의 길이 a에 대해 아래의 관계가 성립한다.
파울리 행렬 리 대수의 발생원
파울리 행렬은 리 대수  (또는 )의 발생원이다, 즉
이므로, 그 구조 상수는 이다.
파울리 행렬 클리퍼드 대수의 발생원
파울리 행렬은 클리퍼드 대수의 발생원이며, 다음과 같은 디랙-클리퍼드 연산법칙을 만족한다
따라서 단위행렬과 함께 2x2의 에르미트 행렬의 기저가 된다.
일반적인 n차원의 클리퍼드 행렬을 이루는 기저는 파울리 행렬을 직화곱으로 언제나 표현할 수 있다.
인천시청역
인천시청(연세와 병원)역(Incheon City Hall(Yeonsei and Hospital)Station, 仁川市廳驛)은 인천광역시 남동구 간석동에 있는 인천 도시철도 1호선과 인천 도시철도 2호선의 환승역이며, 역 구내에 인천 도시철도 유실물 센터가 있다.
부역명은 초창기엔 한국방송통신대학교 인천지역대학이었으나, 연세와 병원으로 변경됐다. 인천 도시철도 1호선의 경우 간석오거리역 방면으로 경인선과 연결된 지하 선로가 있으며, 인천 도시철도 1호선 전동차의 반입이 이 선로를 통해서 이뤄졌다.
인천시청역 역 구조
개통은 인천 도시철도 1호선이 앞섰으나, 당초부터 인천 도시철도 2호선 개통 및 환승을 대비하여 건설되었다. 인천 도시철도 2호선의 역은 기존 1호선 역에 증설되는 형태로 건설되어 출입구와 대합실 일부를 공유한다.
개찰구는 인천 도시철도 1호선 역은 지하 1층, 인천 도시철도 2호선 역은 지하 3층에 있고, 지하 2층에는 환승통로가 있다. 승강장은 인천 도시철도 1호선이 지하 2층에, 인천 도시철도 2호선이 지하 4층에 각각 위치한다. 두 노선 모두 2면 2선의 상대식 승강장을 갖춘 지하역으로, 스크린도어가 설치되어 있다.
문학경기장역
문학경기장(그랜드 오스티엄웨딩 컨벤션)역(Munhak(Grand Ostium Weding Convention)Station, 文鶴競技場驛)은 대한민국 인천광역시 연수구 선학동과 미추홀구 문학동에 걸쳐 있는 인천 도시철도 1호선의 전철역이다.
문학경기장역 부역명
2007년 4월 9일(월요일)부터 3년간 SK 와이번스(현재의 SSG 랜더스의 전신)가 병기된 적이 있었다.
문학경기장역 역 구조
이 역은 열차와 하차와 승강장 사이가 넓으므로 발이 빠지지 않도록 주의하여야 한다. 출입구는 2개다. 1번 출입구는 선학동에 있고, 2번 출입구는 문학동에 있다.
2면 2선의 곡선 상대식 승강장을 갖춘 지하역이며, 완전밀폐형 스크린도어가 설치되어 있다.
경인교대입구역
경인교대입구역(京仁敎大入口驛, Gyeongin National Univ. of Education station)은 인천광역시 계양구 계산1동에 위치한 인천 도시철도 1호선의 전철역이다.
이 역과 계산역 사이에 급커브가 존재한다.
경인교대입구역 역 구조
2면 2선의 승강장을 가진 지하역이다. 개찰구가 승강장 별로 분리되어 있어, 개표를 하지 않고 승강장 사이를 건너갈 수 없다.
스크린도어가 설치되어 있다.
원인재역
원인재역(源仁齋驛, Woninjae station)은 인천광역시 연수구 연수2동에 있는 인천 도시철도 1호선과 수도권 전철 수인·분당선의 환승역이다. 인근에 인천 이씨 중시조 이허겸의 묘역인 원인재가 있다.
원인재역 역 구조
두 노선 모두 2면 2선의 상대식 승강장을 갖추고 있으며, 인천1호선의 경우 수인선 개통에 대비하여 설계했고, 두 노선 모두 스크린도어가 설치되어 있다.
원인재역 이용객 변동
수인선의 2012년 자료는 개통일인 2012년 6월 30일부터 12월 31일까지인 185일 기준으로 집계한 것이다.
동막역
동막(저어새 생태학습관)역(東幕驛, Dongmak station)은 대한민국 인천광역시 연수구 동춘동에 있는 인천 도시철도 1호선의 전철역이다. 심야에 1편성이 주박한다.
동막역 개요
송도국제교 하저터널로 캠퍼스타운역과 연결된다. 심야에 인천 도시철도 1호선 1편성이 주박한다.
동막역 역 구조
지하 1층에 개찰구 및 역무 시설, 지하 2층에 승강장이 있다. 각 층은 계단 및 엘리베이터로 연결된다. 동막역~박촌역 구간 개통 당시에는 서측 승강장(당역 종착)의 양면을 당역 종착 열차가, 동측 승강장(계양 방향)의 양면을 당역 시발 열차가 각각 사용하였다. 국제업무지구역~동막역 구간 추가 개통 후 동측 승강장(계양 방향)은 폐쇄되었으며, 서측 승강장(舊 당역 종착)만 1면 2선의 섬식 승강장으로 사용한다. 별도의 승강장 번호는 설정되어 있지 않다. 심지어 동측 승강장(舊 계양 방향)에는 역명판마저 바꾸지 않고, 그대로 있다. 출입구는 4개다.
2면 3선식 승강장을 갖춘 지하역이며, 현재 사용중인 서측 승강장에만 완전밀폐형 스크린도어가 설치되어 있다.
종각역
종각역(Jonggak Station, 鐘閣驛)은 서울특별시 종로구 종로1가에 있는 수도권 전철 1호선의 전철역이다. 역이 있는 종로1가 사거리에 보신각이 있다. 위치상으로는 수도권 전철 5호선의 광화문역과 가까우나, 직접 연계되지 않고 종로3가역이 5호선과 1호선의 환승역으로 되어 있다.
매년 12월 31일 밤 보신각에서 열린 제야의 종 타종식 행사를 한 동안은 종각역에 많은 인파가 몰려 각종 안전 사고의 위험성의 우려가 있기 때문에 특정 시간대에 운행된 일부 열차가 종각역을 무정차 통과한다.
종각역 개요 및 특징
수도권 전철 5호선 광화문역과 가까우며, 광화문역이 있는 세종대로 네거리에서 보신각 방향으로 도보로 5분 정도의 거리에 위치한다. 수도권 전철 3호선의 안국역과는 북쪽 조계사 방향으로 880m 떨어져 있고, 서울 지하철 2호선 을지로입구역은 광교 방향 남쪽으로 460m 떨어져 있어서 비환승역들과도 가까운 위치에 있다.
이 역과 시청역 사이에는 반경 140m의 급경사의 곡선 선로가 존재한다. 1호선 종로 구간의 건설 당시 지하철 공사 방법은 주로 개착식을 사용했는데, 개착식으로 공사하려면 도로 위의 시설물을 철거해야 했으므로 동아일보 본사 사옥 지하 구간을 피하기 위해 어쩔 수 없이 급하게 선로를 꺾어서 건설하였기 때문이다. 공사 당시에는 켄트 시공 기술이 없었다. 현재도 이 구간에서의 운행 속도는 25km/h 정도로 대단히 느리고, 급곡선 때문에 레일과 전동차륜이 마찰하는 소리가 매우 심하여 지상의 환풍구 근처에서 들을 수 있을 정도다. 이 때문에 이 급곡선 구간은 서울 지하철 1호선, 더 나아가서 수도권 전철 1호선 전체 구간의 표정 속도를 감소시키는 주 원인이 되고 있다.
종각역 개요 및 특징
2017년 6월 7일 SC제일은행은 서울교통공사와 체결한 종각역 역명 유상병기 사용 계약에 따라 SC제일은행이 3년간 병기된다고 발표하였다. 실제로 SC제일은행 공평동 본점과의 연결 통로가 부역명 병기 이전부터 설치되어 있다.
2016년에는 5번과 6번 출구 사이에 전봉준의 동상이 설치되었다.
2019년 12월 13일 종각역에 태양의 정원이라는 지하 정원이 종로타워 입구에 개장됐다.
종각역 승강장
2면 2선의 상대식 승강장이며 스크린도어가 설치되어 있다. 출구는 7개가 있다.
이론물리학
이론물리학(理論物理學)은 물리학적 세계와 시스템에 대한 수학적 모형을 수립하여 자연 현상을 이해하고, 이를 예측하는 물리학의 한 분야이다.
수리 물리학과는 다른데, 수학적 모형을 수립하는 것은 같지만 수리물리학은 응용수학으로, 이론물리학보다 수학적 일관성과 체계성을 강조하는 반면, 이론물리학에서는 그런 수학적인 면은 별로 중요하지 않으며 실험을 잘 설명하고 물리적 의미를 정립하는데 집중한다. 실험과의 합치 및 예측 능력이 필수이며 수학적 일관성과 체계성은 필수는 아니다.  예를 들어, 양-밀스 이론은 양자역학처럼 수학적 형식화가 명확히 되지 않고 있어서 수리물리학의 엄밀성을 갖추는 문제가 큰 수리물리학적 난제로 여겨지나, 이론물리학적으로는 상당히 만족스러운 이론이다.
자연과학에서 이론의 타당성 여부는 실험을 통한 검증으로 결정된다. 실험 기술이 전문화되고 복잡해지기 전에는 이론 물리와 실험 물리의 엄밀한 구분은 없었다. 이러한 분기점은 대략 20세기 초(대략 엔리코 페르미를 기점으로)로 볼 수 있다.
이론물리학
1900년대 중반을 지나는 때의 이론 물리 경향은 이전까지 물리학에서 쓰지 않던 수학들이 현대 물리의 전반에 응용이 되어 널리 쓰이게 되었다는 점이다. 리 군과 리 대수는 게이지 대칭성에 쓰이며, 일반 상대성 이론, 양자장론에서 장을 기술하는데 준 리만 다양체를 사용한다. 그러나 초끈 이론은 2021년까지 검증된것이 하나도 없어서 많은 비판을 받고 있으며, 물리학이라기보다는 아직은 양자장론을 도와주는 방법론 정도에 그치고 있다. 이론 물리학이라기보다는 수리 물리학에 가깝다고 해야겠다. 현대 물리학에서 실험과 거리가 있으면서 지나치게 수학에 의존이 심한 이론들이 나오는 경향은 물리학자들의 경계를 받기도 하며, 특히 과학을 하는데 수학적 아름다움 비슷한걸 고려하는 것 같은 비과학적인 방식을 지나치게 중요시하는 물리학자들이 비판을 받기도 한다.
대표적인 이론물리학자로는 알베르트 아인슈타인, 막스 플랑크, 에르빈 슈뢰딩거, 하이젠베르크, 리처드 파인만, 로버트 오펜하이머, 스티븐 와인버그, 폴 디랙, 스티븐 호킹, 킵 손 등이 있다.
시공간
물리학에서, 시공간(spacetime or space-time continuum)은 3차원과 시간의 1차원을 한 단일 4차원 연속체로 융합하는 어떤 수학적 모형이다. 시공간 다이어그램은 다른 관찰자들이 어떻게 어디에서 그리고 언제 사건들이 발생하는가를 인식하는지와 같은 특수 상대성이론 효과들을 시각화하고 또한 이해하는데에 유용하다.
20세기에 접어들 무렵까지, 우주의 3차원 기하학(위치들, 모양들, 거리들 및 방향들에 관한 그 기술)은 1차원 시간(우주 내에서 언제 사건들이 발생하는가의 측정)과 구별된다고 가정이 있었다. 그렇지만, 로런츠 변환과 특수 상대성이론과 더불어 공간과 시간은 새로운 의미를 갖게 되었다.
1908년에, 헤르만 민코프스키는 시간과 공간의 세 가지 차원을 현재 민코프스키 공간으로 알려진 단일 4차원 연속체로 융합하는 특수 상대성이론에 대한 기하학적 해석을 제시했다. 이 해석은 일반 상대성이론에 불가결한 것으로 증명되었으며, 여기에서는 시공간이 에너지-운동량 텐서에 의해서 휘어진다.
시공간 기본들
비상대론적 고전역학은 시간을 공간 전체에 걸쳐 균일하고 공간과 분리된 한 보편적 측정량으로 취급한다. 고전역학은, 관찰자의 운동 상태나 외부의 어떤 것과도 관계없이, 시간이 한 일정한 흐름의 속도로 갖는다고 가정한다. 또한, 그것은 공간이 유클리드라고 가정한다; 그것은 공간이 상식의 기하학을 따른다고 가정한다.
특수 상대성이론의 맥락에서, 시간은 3차원 공간과 분리될 수 없으니, 왜냐하면 한 물체에 대해서 관찰된 시간의 경과하는 속도는 그 관찰자에 대한 물체의 상대 속도에 의존하기 때문이다.:214-217 일반 상대성이론도 또한 중력장들이 그 장 밖의 어떤 관찰자에 의해서 보여질 경우에 어떻게 한 물체를 위한 시간의 흐름을 늦출 수 있는지에 대한 설명을 제공한다.
일반적인 공간에서, 위치는 차원이라고 알려진 세 개의 숫자로 지정된다. 데카르트 좌표계에서는, 이것들은 보통 x, y 및 z라 불린다. 시공간의 한 위치는 한 사건이라고 불리며, 이것은 지정되기 위해 4개의 숫자를 필요로 한다: 즉, 공간에서의 삼차원 위치, 그리고 더하기 시간에서의 위치 (그림 1). 한 사건은 좌표 x, y, z 및 t의 한 집합으로 표시된다. 시공간은 따라서 사차원이다.
시공간 기본들
폭죽들이나 불꽃들과 같은 사건을 설명하기 위해 대중적인 글에서 사용되는 비유들과 달리, 수학적 사건들은 지속 시간이 영인 지속 지간을 갖으며 또한 시공간에서 한 단일 지점을 나타낸다. 한 폭죽이나 한 불꽃이 튀는 것에 상대적으로 움직이는 것은 가능하지만, 한 관찰자가 한 사건에 대해 상대적으로 움직이는 것은 가능하지 않다.
시공간을 통해 움직이는 한 입자의 경로는 한 사건들의 연속으로 볼 수 있다. 일련의 사건들은 서로 연결되어 한 입자의 시공간을 통한 진행을 나타내는 한 선을 형성할 수 있다. 그 선은 그 입자의 세계선(world line)이라고 불린다.:105
시공간 기본들
수학적으로 시공간은 한 다양체이며, 말하자면, 이것은 충분히 작은 축척들에서 지구가 평평하게 보이는 것과 같은 방식으로 각 지점 근처에서 국소적으로 "평평하게" 나타난다. 한 척도 인자인 c(일반적으로 광속이라고 부름)는 공간에서 측정된 거리와 시간으로 측정된 거리를 연결한다. 이 척도 인자의 크기(공간에서 거의 300,000km 또는 190,000마일은 시간으로 1초에 해당함)와 시공간의 적절한 모형이 다양체라는 사실은, 보통의 비상대적인 속도와 보통의 인간 규모의 거리에서, 만약 세계가 유클리드적이라면 인간이 관찰할 수 있는 것과 눈에 띄게 다른 것은 거의 없다는 것을 의미한다. 피조 실험(Fizeau experiment)과 마이컬슨-몰리 실험과 같은, 민감한 과학적 측정이 1800년대 중반에 등장하면서야 비로소 유클리드 공간의 암묵적인 가정에 기반한 관측과 예측 사이에 혼란스러운 불일치가 나타나기 시작했다.
시공간 기본들
특수 상대성이론에서, 한 관찰자는, 대부분의 경우들에 있어서, 대상들이나 사건들의 집합을 측정하는 한 기준 프레임을 의미할 것이다. 이 사용법은 용어의 일반적인 영어 의미와 크게 다르다. 기준 프레임들은 본질적으로 비국소적 구성들이며, 또한 용어의 사용에 따르면, 관찰자가 위치를 가지고 있다고 말하는 것은 이치에 맞지 않는다. 그림 1-1에서, 고려 중인 프레임에 3차원 공간 전체에 걸쳐 무한히 확장되는 이 기준 프레임 내에서 동기화된 조밀한 시계들의 격자가 장착되어 있다고 상상해 보라. 격자 내의 특정 위치는 중요하지 않다. 시계의 격자 구조는 전체 프레임 내에서 발생하는 사건의 시간과 위치를 결정하는 데 사용된다. 관찰자라는 용어는 하나의 기준 관성
프레임과 관련된 시계들의 전체 앙상블을 나타낸다.:17–22 이 이상적인 경우, 공간의 모든 지점에는 연결된 한 시계가 있으므로, 시계는 각 사건을 즉시 등록하며, 한 사건과 그 녹화 사이에는 시간 지연이 없다. 실제 관찰자는, 그렇지만, 빛의 속도로 인해서 신호 방출과 감지 사이에 지연이 있음을 보게 될 것이다. 그 시계들을 동기화하기 위해서, 한 실험에 따르는 데이터 보정(data reduction)에서, 신호가 수신된 시간은 이상적인 시계들의 격자에 의해 기록된 실제 시간을 반영하도록 수정된다.
특수 상대성이론에 관한 많은 책, 특히 오래된 책에서 "관찰자"라는 단어는 보다 일반적인 의미로 사용된다. 어떤 의미가 채택되었는지는 일반적으로 문맥에서 분명하다.
물리학자들은 측정한다 혹은 관찰한다 (사람이 신호 전파 지연을 고려한 후에) 대 그러한 보정들 없이 시각적으로 보는 것을 구별한다. 특수 상대성이론을 이해하지 못하는 것은 상대성의 초보 학생들 사이에서 많은 오류의 소스이다.
시공간 역사
1800년대 중반까지, 아라고 반점(Arago spot)의 관찰 및 물 대 공기 중의 광속의 차등적 측정과 같은 다양한 실험은 빛의 미입자 이론(corpuscular theory of light)과 반대되는 빛의 파동 특성을 입증하는 것으로 간주되었다. 파동들의 전파는 한 파동하는 매체의 존재를 필요로 하는 것으로 가정되었다; 광파의 경우, 이것은 한 가상의 에테르로 간주되었다. 그러나그렇지만, 이 가상 매질의 특성을 확립하려는 다양한 시도는 모순된 결과들을 도출했다. 예를 들어, 1851년 프랑스 물리학자 이폴리트 피조에 의해 수행된 피조 실험(Fizeau experiment)은 흐르는 물에서 광속이 공기 중의 광속에 물의 속도를 더한 합보다 물의 굴절률에 의존하는 어떤 양만큼 작다는 것을 증명했다. 다른 문제들 중에서는, 굴절률(파장에 따라 다름)에 대한 이 실험에 의해 암시된 부분적인 에테르-끌림(aether-dragging)의 의존성은 에테르가 서로 다른 색상의 빛에 대해 서로 다른 속도로 동시에 흐른다는 좋지 않은 결론으로 이어졌다. 1887년의 유명한 마이컬슨-몰리 실험(그림 1-2)은 가상의 에테르를 통한 지구의 운동이 빛의 속도에 미치는 차등적 영향을 보여주지 않았으며, 또한 가장 가능성 있는 설명인 완전한 에테르 끌림은, 광행차의 관측과 모순되었다.
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1889년 조지 프랜시스 피츠제럴드George Francis FitzGerald와 1892년 헨드릭 로런츠는 독립적으로 고정된 에테르를 통과하는 물질체들이 통과에 의해 물리적으로 영향을 받으며 운동 방향으로 수축하는 것을 설명하는 데 정확히 마이컬슨-몰리 실험의 부정적인 결과에 필요한 양만큼 수축한다고 제안했다. (움직이는 방향의 가로 방향에서는 길이 변화가 일어나지 않는다.)
1904년까지, 로런츠는 그의 이론을 확장하여 아인슈타인이 나중에 도출하게 된 것과 형식적으로 동일한 방정식(즉, 로런츠 변환)과 형식적으로 동일한 방정식에 도달했다 동역학의 한 이론(힘들과 토크들과 그것들의 운동에 미치는 영향의 연구)으로서, 그의 이론은 물질의 물리적 구성 요소들의 실제 물리적 변형들을 가정했다.:163-174 로런츠의 방정식들은 국소 시간이라고 부르는 한 양을 예측했는데, 이것으로 그눈 광행차, 피조 실험 및 기타 현상들을 설명할 수 있었다.
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앙리 푸앵카레는 공간과 시간을 시공간으로 결합한 최초의 사람이었다.: 73–80, 93–95 그는 1898년에 두 사건들의 동시성은 관습의 문제라고 주장했다. 1900년에, 그는 로런츠의 "국소 시간"이 실제로 일정한 광속을 가정한 시계 동기화의 한 명시적인 작동적 정의를 적용함으로써 움직이는 시계들에 의해서 표시되는 것임을 인식했다. 1900년과 1904년에, 그는 그가 상대성 원리라고 부른 것의 타당성을 강조함으로써 에테르에 내재된 탐지 불가능성을 제시했고, 1905/1906년 그는 상대성의 가정에 부합하도록 로런츠의 전자 이론을 수학적으로 완성했다. 로런츠 불변적 중력에 대한 다양한 가설을 논의하면서, 그는 의 다양한 사-벡터, 즉, 4-위치, 4-속도 및 4-힘 를 정의하여 4차원 시공간의 혁신적인 개념을 도입했다. 그는 후속 논문들에서 4차원적 형식주의를 추구하지 않았지만, 그렇지만, 이러한 연구의 방식이 "제한된 이익을 위해 큰 고통을 수반하는" 듯하다고 언급하면서, 궁극적으로 "삼차원 언어가 우리 세상을 기술하는 데 가장 적합해 보인다"는 결론을 내렸다. ". 또한, 1909년 후반까지도, 푸앵카레는 로런츠 변환의 동적 해석을 계속 기술했다.:163–174
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1905년 알베르트 아인슈타인은 특수 상대성이론을 동역학이 아닌 운동학(힘들에 대한 참조 없이 움직이는 물체들을 연구하는 학문)의 관점에서 분석했다. 그의 결과들은 로런츠와 푸앵카레의 그것들과 수학적으로 동등했다. 그는 전체 이론이 두 가지 가정들을 기반으로 구축될 수 있다는 것을 인식함으로써 이러한 결과를 얻었다: 상대성 원리와 광속 불변의 원리. 그의 연구는 움직이는 시계들 사이의 빛 신호들의 교환, 움직이는 막대들의 길이에 대한 세심한 측정들 및 다른 그러한 예들을 포함하는 생생한 이미지로 가득했다.