이제 시작합니다. 상대성 이론은 틀렸다. 동영상 #001

아인슈타인의 상대성 이론은 틀렸다. 동영상#001

무 편집 영상 봐주셔서 감사합니다.

19. 중력파 관측과 시공간 출렁임?

19. 중력파 발견


제가 '아인슈타인의 상대성 이론은 틀렸다.'라는 책을 쓰고 있을때 쯤, 2015년 9월14일 지구에서 약13억 광년 떨어진 곳에서 각각 태양의 29배와 36배에 이르는 무게를 가진 2개의 블랙홀이 합쳐졌을 때 중력파를 나타내는 신호를 포착했다고 합니다. 물론 관측시 이것이 중력파인지 확인하지는 못했습니다. 2016년2월이 되어서야 분석한 결과를 발표했습니다. 물론 그 중력파는 13억년 전에 발생했다고 합니다.


중력파를 관측한 장비는 LIGO라는 레이저 간섭계입니다. 이 장치는 마이컬슨과 몰리의 실험장비와 유사합니다. 크기는 더 커졌고, 움직이는 않는 지구에 고정된 장치입니다. 수직으로 4km나 되는 두 개의 팔을 가지고 있으며, 중력파을 감지하기 위하여 레이저 빛이 4km를 200번 왕복합니다. 결국 1600km의 팔을 가진 레이저 간섭계입니다. 물론 왕복하기 때문에 그 결과 값은 의미가 없긴 하지만 말입니다.


중력의 변화에 의한 중력파(즉, 힘의 파동이) 발견(측정)되었다고하여 아인슈타인의 일반 상대성 이론이 증명되는 것은 아닙니다. 질량으로 측정되는 중력은 물질에서 나타나는 성질입니다. 물질이 갑자기 에너지(빛-전자기파)와 같은 것으로 변환 된었다면 (즉, 질량을 가지지 않는 에너지로 변환된었다면) 중력이라는 힘이 변동되어 그 힘의 파도가(파형이) 측정될 것입니다. 이것은 시공간이 뒤틀린다는 아인슈타인의 생각과는 다른 것입니다. 시공간의 외곡이 생겨서 측정되는 것이 아니라 중력이라는 힘이 물질를 변형시켜 물질의 길이가 변하는 것이 측정되는 것입니다. LIGO의 원리를 잘 파악해 보시면 알게 될 것입니다.


만일 중력파라는 것이 공간이 출렁이는 현상과 같은 것이라면 오히려 LIGO에 측정되지 않아야 합니다. 왜냐하면 공간을 측정하는 도구 중에서 가장 정확한 도구가 빛(전자기파)이기 때문에 빛으로 그 출령이는 공간을 잴 수는 없습니다. 즉, 공간과 같은 크기(거리)로 출령이는 빛으로 어떻게 공간이 출령이는 것을 측정한다는 것인지?


예를 들어 어항 속에 동전이 하나 있습니다. 그런데 어항 밖에서 들여다보면 크게 보입니다. 만일 물결을 이르키면 동전의 크기가 출렁일 것입니다. 그런데 출렁이는 크기를 재기 위하여 어항속에 측정하는 자(ruler)를 같이 넣었다고 생각해보세요. 그럼 그 측정하는 자(ruler)와 동전의 크기 변화가 일치하여 그 동전의 크기가 얼마나 커졌다 작아졌다 하는지를 알 수 없을 것입니다.


아인슈타인 말대로 공간이 출렁인다면 중력파는 빛으로 측정할 수 없습니다. 왜냐하면 공간이 줄어든 만큼 빛도 같은 속도로 줄어들고, 공간이 늘어난 만큼 빛의 속도도 늘어나서 시공간은 어제나 일정하게 측정될 것이기 때문입니다.


예를 들어, 여름이 되면 눈에 보일만큼 많이 철로가 길어진다고 합니다. 그런데 이 철로의 길이를 재기 위하여 철로와 같은 크기로 늘어나는 자(ruler)를 사용한다고 생각해 보세요. 만일 철로가 10cm 길어졌다면 그것을 측정하려는 자(ruler)도 10cm 늘어나서 동일한 크기로 측정 될 것입니다. 따라서 중력파를 레이저(전자기파)로 측정했다는 것은 역설적으로 중력에 의하여 공간이 휘어지는 현상이 없다는 것을 보여 주는 것입니다. 즉, 공간은 그대로 있고, LIGO의 팔이 길어졌다 짧아졌다 한다는 것을 보여 주는 것입니다.


이것은 강력한 중력의 변화에 의하여 물질이 압축-팽창을 반복하는 것입니다. 절대적인 공간안에서 물질이 압축 팽창하는 것을 증명하는 것입니다. 우리 인류가 정의 했듯이 "1m는 빛이 1/299,792,458 초 동안 이동한 거리입니다."  이것에 의하면 역설적으로 중력파의 발견은 일반 상대성 이론이 틀렸다는 것을 보여주는 증거입니다. 물론 발견한 중력파가 진실이라고 할때 말입니다.

18. 질량증가의 증거라고?

18. 질량증가의 증거라고 주장하는 것


오늘은 속도에 의한 질량증가의 증거라고 주장하는 내용에 대해서 고찰해 보겠습니다.


물체의 질량은 그 물체의 양입니다. 물론 비교의 대상입니다. 물질의 양을 측정하는 방법은 관성력을 이용한 것과 중력을 이용한 것이 있습니다. 물론 이것은 상대성 이론을 주장하는 사람들의 생각입니다. 제 생각에는 중력과 관성력은 본질적으로 같은 것입니다. 즉, 다른 힘인데 같은 것이 아니라 근본적으로 같은 것입니다. 다시 말씀드리면 중력이 없다면 관성력은 없습니다.


아인슈타인의 상대성 이론을 추종하는 사람들은 중력이 없는 우주에서도 가속도를 이용한 관성력이 생길 것이라고 생각합니다. 그러나 중력이 전혀 없는 곳에서는 관성력 또한 전혀 없습니다. 가상의 중력을 만들 수 없다는 뜻입니다.


그럼 속도에 의하여 질량이 증가하는 증거로 내세우는 것을 보겠습니다. " 출처 : 차교수님의 강의 중에서 "


"물체의 질량을 물체가 지닌 관성의 정도로 정의하자. 이것은 질량을 뉴턴의 운동법칙으로 정의한다고 말하는 것과 같은 의미이다. 관성은 물체의 운동상태 즉 속도를 그대로 유지하려는 성질이다. 그래서 물체에 동일한 힘을 작용시키더라도 그 물체의 질량이 크면 클수록 물체를 가속시키는 것이 더 어려워진다. 이것이 뉴턴의 운동방정식 F=ma의 의미이다. 즉 F가 같을 때 m이 더 크면 더 작은a가 생긴다. 그러니까 속도가 덜 변화한다. 그래서 관성이 크고 그것은 질량이 크다는 의미이다.

그러면 물체가 움직이면 물체의 질량이 바뀐다는 것은 무슨 의미일까? 뉴턴의 운동방정식에 의하면, 물체가 어떤 속도로 움직이고 있던지, 물체에 동일한 힘을 작용시키면 동일한 속도의 변화를 일으키게 되어 있다. 즉 동일한 가속도가 생긴다. 그런데 실제 실험에 의하면 물체의 속도가 클수록 가속시키기가 더 어렵다는 것이 관찰 되었다. 물론 이런 현상이 우리 주위에서 흔히 보는 물체로부터 관찰된 것은 아니다. 입자가속기라고 불리는 전자(電子)나 양성자 또는 원자핵 등을 가속시키는 장치에서 관찰되었다. 입자가속기에서는 전하를 지닌 기본 입자에 전기장을 가하는 방법으로 입자를 가속시킨다. 그런데 입자가 빛의 속도에 접근할 정도로 빨라지면 아무리 큰 힘을 가하더라도 입자를 더 가속시키는 일이 무척 어려워진다.


이러한 현상은 물체의 속도가 증가하면 물체의 관성이 커짐을 의미한다. 그런데 물체의 관성이란 바로 질량을 말함으로, 위의 관찰 결과는 물체가 점점 더 빨리 움직이면 물체의 질량도 점점 커진다는 사실을 가리켜 준다. "


여기서 차교수님이 말씀했듯이 입자가속기라고 불리는 전자나 양성자 또는 원자핵 등을 가속시키는 장치는 기본적으로 전기장을 가하는 방법으로 입자를 가속시킨다. 그러면 당연히 입자의 속도는 전기장의 전달속도(즉, 빛의 속도 = 전자기파의 속도)이상이 될 수 없을 것입니다. 따라서 속도나 가속도에 의하여 질량이 증가하지는 않습니다.


예를 들어 제트기의 속도는 제트기에서 내뿜는 제트 기류보다 빠를 수 없듯이 가속되는 소립자들은 그 입자를 가속시키는 힘의 속도보다 빠를 수 없을 것입니다. 이 현상 만으로 물질을 가속시킬때 질량이 증가한다고 설명하지는 못합니다. 이것은 우리가 발견한 속도 중에 빛의 속도 (전자기파의 속도)가 가장 빠르기 때문에 당연히 빛의 속도보다 더 빠르게 할 수 없습니다. 가속시키는 힘의 속도보다 빠르게 할 수 없기 때문에, 간단한 법칙으로는 뉴턴의 제 3법칙 작용반작용의 법칙으로 설명되는 현상입니다.


결론적으로 물질의 량이 증가해서, 또는 질량이 증가해서, 또는 관성력이 증가해서 그런것은 아님니다. 따라서 속도나 가속도에 의해서 질량증가라는 것은 아무런 증거도, 논리적인 설명도 모두 거짓입니다.

17. 일반 상대성 이론의 가정

17. 일반 상대성 이론의 가정 : 중력질량 = 관성질량 등가원리


일반 상대성 이론은 중력과 가속으로 인하여 생기는 관성력의 크기가 같다는, 즉, 중력질량과 관성질량이 같다는 등가 원리로 시작합니다.


뉴턴의 시대부터 지구에서 중력과 관성력의 크기가 같다는 것은 이미 알고 있었습니다. 그런데 아인슈타인은 중력과 관성력이 서로 전혀 다른 힘인데 그 크기가 같다는 잘못된 생각에서 일반 상대성 이론을 도출했습니다. 사실 관성력은 중력입니다. 중력이 없다면 관성력은 없습니다. 힘의 실체는 중력입니다. 만일 중력이 전혀 없다면 관성력은 없습니다. 실체가 없다면 그림자가 없듯이 관성력은 중력의 그림자입니다.


일반 상대성 이론은 중력 가속도(g=9.8m/s^2)가 작용하는 지구표면과 중력이 전혀없는 우주공간에 등가속도(a=9.8m/s^2)로 날아가는 우주선에서 지구표면에서 느끼는 중력을 우주선에서도 똑같이 느낄 것이라는 생각을 합니다. 이것이 바로 등가원리 입니다. 그러나 지구에서의 중력과 우주선에서의 관성력은 다름니다. 왜냐하면 지구에서 가속에 의하여 나타나는 관성력은 중력이기 때문에 관성력의 크기가 중력과 같은 것이지만 중력이 전혀없는 우주에서 같은 가속도로 날아간다고 하여도 관성력은 없습니다. 왜냐하면, 관성력의 근원인 중력이 없기 때문입니다.


하여튼 중력과 관성력이 같다는 등가원리를 적용하여 등가속도 운동을 하는 우주선에서 빛이 굴절하기 때문에 중력이 있는 지구나 별에서도 빛이 굴절할 것이라는 생각, 이 생각으로부터 중력이 큰 별에서 빛이 굴절하기 때문에 빛은 어떤 힘 (중력)에 영향을 받지 않지만 빛이 별에서 굴절한다면 공간이 휘어서 그 휘어진 공간을 따라 가는 빛이 휘어진 것이라는 생각, 결국 물질이 있는 곳에서 그 물질이 공간을 휘게 하고 휘어진 공간으로 물질이 굴러간다는 생각, 물론 이런 생각들은 아주 어린 생각입니다.


지구에서 휘어진 공간이 (경사면 같은) 것이 있다면 그 휘어진 공간 (경사면)을 따라서 물체(볼링공) 같은 것이 굴러 갑니다. 이것을 비유적으로 말하는 것인데, 사실은 경사면이기 때문에 굴러가는 것이 아니라 지구의 만유인력(잡아당기는 힘)에 의하여 굴러 가는 것이라는 것을 안다면 공간이 휘었다고 하여 물질이 그 휘어진 공간을 따라간다는 생각은 하지 않았을 것입니다. 아인슈타인은 운동의 근원이 무엇인지 알지 못하는 것입니다.


지표에 사과가 떨어지는 것이 지구에 의하여 공간이 휘어져서 그런 것이다. 그 중력가속도라는 것이 공간의 휘어진 정도를 나타내는 곡율이라고 생각하는 것입니다.


이 모든 것은 빛의 상대속도가 일정하다는 광속불변론으로부터 나온 것입니다. 광속불변론으로부터 민코프스키라는 수학자가 휘어진 공간을 생각해 내고 그 휘어진 공간이라는 수학을 이용하여 중력과 관성력의 등가원리를 적용하여 시공간이 휘어진다는 일반 상대성 이론을 만들어낸 것입니다. 이 모든 것은 잘못된 가정으로부터 출발했기 때문에 나타나는 현상입니다.


만일 중력이 가속으로 나타나는 관성력과 같은 원리로 생기는 힘이라면, 가속도 a=9.8m/s^2 으로 인하여 그 우주선은 속도가 급격히 빨라지고 그렇게 되면 빛이 휘어지는 정도가 시간이 지날수록 점점더 휘어져 얼마지나지 않아서 빛은 우주선이 날아가는 반대 방향으로 (우주선 진행방향에 수평으로 발사하면 직각으로 꺽어질 것입니다.) 휘어질 것입니다. 그렇다면 지구에서도 같은 현상이 일어나야 합니다. 그런데, 지구에서는 수평으로 빛을 쏘면 수직으로 꺽여서 지구중심 방향으로 가야 하는데(사과가 지구 중심을 향하여 떨어지듯이) 그런 일은 일어나지 않습니다. 따라서 일반 상대성 이론은 틀렸습니다.


아인슈타인의 일반 상대성 이론 대로라면 모든 별은, 모든 행성은 , 아니 모든 물질은 블랙홀로 되어야 합니다. 그러나 그런 일은 일어나지 않습니다. 왜냐하면 모든 물질은 질량을 가지고 질량이 있다는 것은 중력 가속도와 같은 가속도가 있다는 것이고 가속도가 있다면 모든 물질은 얼마지나지 않아서 빛의 속도을 훨씬 뛰어넘어 모든 빛은 물질의 중심부로 휘어여야 하기 때문입니다. 가속하는 우주선에서 빛이 굴절하는 현상은 가속도에 의하여 나타나는 것이 아니라 속도에 의하여 나타나는 것입니다. 가속도는 빛이 급격하게 굴절하는 (포물선으로 굴절하는) 현상을 설명할 뿐 굴절하는 근본적인 것은 속도입니다. 등속도로 날아간다면 빛은 직선으로 굴절할 것입니다.

16. 광속불변론

16. 광속불변론


일반 상대성 이론에 본격적으로 들어가기 전에 광속불변론에 대해서 다시 한번 생각해 봅시다.


광속불변론은 우리에게 착각을 불러이르키는 말입니다. 많은 사람들이 광속불변론을 빛의 속도가 변하지 않는다. 로 알고 있을 것입니다. 그러나 여기에는 트릭이 있습니다. 아인슈타인이 주장하는 광속불변론은 빛의 상대속도가 일정하다고하는 이론입니다. 진공에서 빛의 절대속도 (즉, 절대정지에서 측정하면 언제나 일정한 것은 맞습니다.) 실험적으로나 논리적으로 보아도 빛의 절대속도는 일정하다는 것은 가능하고 또 그럴 것입니다. 왜냐하면 빛(전자기파)의 속도를 맥스웰의 방정식으로 볼때 그 매질의 투자율과 유전율에 의하여 결정되기 때문입니다. 따라서 진공이라는 조건이 같으면 빛의 절대속도는 언제나 일정합니다.


그러나 아인슈타인이 주장하는 광속불변론은 빛의 상대속도가 일정하다고 주장하는 것입니다. 논리적으로나 실험적으로나 이것은 가능하지 않을 것입니다. 왜냐하면 상대속도는 기준(관찰자)의 속도에 의하여 언제나 변하기 때문입니다.


상대성 이론의 핵심인 광속불변 이론 , 정확히 말하면 빛의 상대속도가 일정하다는 이론이 틀렸다면 아인슈타인의 상대성 이론은 모두 틀린 이론이 됩니다. 티끌하나 남기지않고,


아인슈타인은 빛(전자기파)를 입자의 이동으로 생각했습니다. 그의 생각은 질량을 가지지 않는 입자가 이동한다고 생각하고 빛의 입자를 광자라고 불렸습니다. 광양자설이라고 불리는 이 생각은 광전효과 - 빛이 금속표면에 충돌하면 전자가 튀어나오는 현상 - 를 효과적으로 설명하였습니다. 아인슈타인이 노벨상을 받은 것도 광전효과입니다. 광전효과는 디지털 카메라, 태양광 전지와 같은 일상적으로 사용하는 전자 제품들을 만드는 기본적인 이론입니다.


하지만 광전효과가 빛이 입자이기 때문에 나타나는 현상이 아니라 전자기적인 진동에 의해서 전자가 금속원자로 부터 튀어나와 생기는 현상입니다. 어떤입자의 충돌로 인한 효과가 아니라 전기장과 자기장의 변화에 의하여 전자들이 원자로부터 탈출하여 자유전자가 되는 것입니다. 광자라는 말은 사실 잘못된 표현입니다. 왜냐하면 빛(전자기파)는 입자가 아니기 때문입니다.


http://book.naver.com/bookdb/book_detail.nhn?bid=10363473

15. 일반 상대성 이론으로

15. 일반 상대성 이론


여기서는 아인슈타인의 상대성 이론의 정수라고 하는 일반 상대성 이론에 대해서 논하겠습니다. 먼저 일반 상대성 이론의 기반인 기하학에서 출발하겠습니다. 조금 어려운 개념인것 같지만 그냥 한번 읽고 가는 것으로 하겠습니다.


아인슈타인은 특수 상대성 이론을 일반화 하기 위해서 10년동안 고심했다고 합니다. 그래서 많은 사람들이 일반 상대성 이론은 특수 상대성 이론을 일반화한 이론이라고 생각할 것입니다. 물론 특수 상대성 이론으로부터 발전한 것은 맞습니다. 특수 상대성 이론의 핵심인 광속불변론으로부터 공간이 수축할 수 있다는 생각, 시간이 팽창할 수 있다는 생각에서 시공간이 휘어질 수 있다는 생각으로 발전한 것입니다.


상대성 이론에서 공간이 수축하거나, 휘어질 수 있다는 생각은 수학에 기반을 둔 기하학에서 나왔습니다. 고대 그리스의 수학자 에우클레이데스가 구축한 수학체계인 유클리드 기하학이라는 것이 있었습니다. 유클리드 기하학은 직관적인 논리로 설명되어질 수 있는 3차원 직교좌표계를 기반으로 하는 기하학입니다. 누구나 인정하는 상식적인 기하학이라고 할 수 있는 기하학입니다. 유클리드기하학은 우리의 논리 체계와 일치하는 좌표계입니다. 유클리드 기하학은 평면과 직선을 기반으로 만들어진 기하학입니다.


비유클리드 기하학 - 비유클리드 기하학은 평면과 직선을 기반으로한 유클리드기하학을 제외한 기하학을 말합니다. 비유클리드 기하학은 물질의 형태를 기술하는 수학으로써는 유용한 면이 있습니다. 그러나 우리 논리의 기반인 기준좌표계를 무시하고 사용할 경우 공간자체가 휘어진다는 이상한 생각으로 빠져들 수 있습니다. 다시 말씀드리지만 비유클리드 기하학은 곡율을 가지는 물질을 설명하거나 서술하기 위한 용도로 사용할 수는 있습니다. 하지만 우리 논리의 기준좌표로 사용할 경우 매우 복잡한 수식과 알 수 없는 (상상하기 힘든) 체계로 나아가기 때문에 보편적인 기준좌표로 사용하기에는 무리가 있습니다.


비유클리드 기하학에서 곡면, 곡선, 곡률, 휘어진 공간 이라고 표현한다는 것은 이미 우리의 논리체계가 직선, 평면, 직교좌표계를 사용하고 있다는 증거입니다. 즉, 기준좌표는 언제나 직교좌표계를 사용하여 생각하고, 상상하여 그 기준으로부터 휘어진 공간이라는 것을 생각하고 있다는 것입니다.


따라서 시공간이 휘어졌다는 생각안에 이미 우리의 논리는 휘어지지 않은 기준을 가지고 있다고 봐야 합니다. 그러므로 휘어진 시공간이라는 것은 우리가 가지고있는 인식의 도구의 한계 때문에 나타나는 현상입니다. 인간이 가지고 있는 인식의 도구의 한계로 인하여 휘어져 보이고, 굽어져 보이는 것입니다. 그러나 인류는 그것을 모두 고려하여 생각하기 때문에 우리의 의식 속의 모든 것은 절대적인 좌표로 변환됩니다.


앞으로 일반 상대성 이론을 공부하면서 왜 아인슈타인의 상대성 이론이 틀렸는지를 더욱 명확하게 알게 될 것입니다.

14. 상대성 이론의 두개의 가설 간의 모순

14. 이율배반적인 두 가정


상대성 이론의 조건1(가정1) : 모든 관성계에서 모든 물리법칙은 동일하다.


상대성 이론의 조건2(가정2) : 모든 관성계에서 빛의 상대속도는 일정하다.


상대성 이론의 조건2는 조건1에 위배 됩니다. 왜냐하면 모든 물리법칙에 빛의 특성이나 성질이 포함되어야 함에도 불구하도 조건2는 모든 물리법칙안에 포함되지 않아야한다는 딜레마에 빠지기 때문입니다. 이 딜레마를 제거하기 위해서 시간팽창이나, 길이수축, 질량증가 같은 가설을 만들었지만 그렇다하더라도 가정2는 가정1에 적용되지 않습니다. 왜냐하면 빛은 질량이 존재하지 않고 전달매질인 가상의 에테르 또한 존재하지 않기 때문입니다.


상대성 이론의 가정들이 서로 이율배반적이기 때문에 이 두가지 가정으로부터 나온 상대성 이론은 티끌하나 남기지 않고 틀렸습니다. 특수 상대성 이론의 내용을 들여다 보기 전에 우리는 이 사실을 명심하고 상대성 이론의 가정들을 증명하거나 검증해 봐야 한다고 생각합니다.


1887년에 대두 되었던 빛의 전달매질(에테르)에 대한 생각과 마이컬스과 몰리의 실험의 결과를 다시 한번 재 조명하여야 합니다. 왜냐하면, 1880년대의 과학기술과 그 실험장치들이 너무 오래되었을 뿐만아니라, 사고의 발상이 (논리의 체계가) 잘못된 것에서부터 출발했기 때문입니다. 마이컬슨과 몰리의 실험은 빛의 왕복에 관한 실험이기 때문에 빛의 왕복에 대한 평균속도는 늘 같기 때문입니다. 그 당신의 빛의 속도를 측정하는 장치들은 모두 빛이 왕복하는 것을 이용하는 것이기 때문에 빛의 상대속도를 측정하지는 못합니다.


2015년 ~ 2016년 중력파를 찾았다는 LIGO 역시 빛이 왕복하는 것을 이용하는 것이기 때문에 그 실험적 가치는 없다고 보아야 합니다. 빛이 왕복하는 것을 이용한 모든 장치들의 실험 결과는 그 평균값이 항상 일정하게 나온다는 것을 명심해야 합니다. 

13. 상대성 이론이 만들어진 이유

상대성 이론이 만들어진 이유 // 시대적 배경


1. 아인슈타인는 특수 상대성 이론(theory of special relativity)를 1905년12월26일에 발표했습니다 . 물론 논문의 제목은 특수 상대성 이론이 아닙니다. 이 이름은 나중에 다른 사람들이 붙여준 것입니다. 이인슈타인의 논문의 제목은 "움직이는 물체의 전기역학에 관하여" 였습니다.


아인슈타인의 논문의 제목에서 무엇 때문에 상대성 이론이 만들어졌는지 짐작할 수 있습니다. 그것은 마이컬슨과 몰리의 실험에서 도출된 결과입니다. 마이컬슨과 몰리의 실험의 결과는 움직이는 물체에서 빛을 발사하고 그 빛의 속도를 측정하면 언제나 빛의 속도가 같다는 것입니다. 즉, 빛의 속도가 움직이는 물체(광원)의 속도와 전혀 관련이 없이 일정하다는 것이 마이컬슨-몰리의 실험의 결과 입니다. 물론 가상의 빛의 전달 매질인 에테르가 없다는 것을 확인해 주는 실험이기도 했습니다.


마이컬슨과 몰리의 실험에서 움직이는 물체가 빛의 속도에 영향을 주지 않는다는 것을 아인슈타인이 "움직이는 물체의 전기역학에 관하여" 라는 논문을 쓰게 된 이유입니다. 즉, 특수 상대성 이론이 만들어진 이유가 바로 여기에 있습니다.


마이컬슨과 몰리의 실험은 움직이는 광원의 속도에 관계없이 정지한 관찰자가 빛의 속도를 측정하면 언제나 같은 결과가 나온다는 것입니다. 이것은 절대 정지로 부터의 빛의 속도가 일정하다는 것을 말합니다. 그런데, 아인슈타인은 빛에 대한 관찰자의 속도가 다르더라도 빛의 상대속도가 일정하다는 잘못된 생각을 하게 된 것입니다. 물론 이 시기의 과학자들이 마이컬슨과 몰리의 실험결과를 매우 이상한 현상으로 받아 들였으며, 아인슈타인보다 일찍, 로렌츠와 피츠제럴드는 시간이 팽창한다거나, 길이가 줄어든다거나 하는 가설을 만들기도 했습니다. 그래서 아인슈타인의 상대성 이론에 로렌츠인자가 나오는 것입니다. 물론 아인슈타인은 그 사실을 몰랐다고 했지만!


그러나 마이컬슨과 몰리 실험의 결과를 잘 생각해 보면, 움직이는 광원의 속도가 빛의 속도에 영향을 주지 않는다는 것이지, 관찰자의 속도에 의하여 나타나는 상대속도가 일정하다는 것은 아닙니다. 아인슈타인의 상대성 이론의 트릭이 바로 여기에 있습니다. 아인슈타인의 광속불변이론이 빛의 절대적인 속도가 일정하다는 것이 아니라 빛의 상대속도가 일정하다고 주장하는 것입니다. 빛의 절대속도와 빛의 상대속도를 혼돈하여 사용함으로써 상대성 이론을 공부하는 사람들에게 혼란을 주는 것입니다.


빛의 상대속도에 관한 실험들을 잘 살펴보면 아인슈타인의 상대성 이론이 틀렸다는 것을 알 수 있습니다. 대표적인 실험장치는 사냑효과를 이용한 광자이로스코프, 빛의 상대속도를 이용한 스피드건(속도 측정기)가 있습니다.


아마 많은 사람이 광속불변론을 빛의 속도가 일정하다고 알고 있을 것입니다. 그러나 아인슈타인이 주장하는 것은 빛의 상대속도가 일정하다고 하는 것입니다. 관찰자의 속도가 변하는데도 상대속도가 일정할 수 있을까요?


절대정지로부터 빛의 속도가 언제나 일정하다는 것이 마이컬슨과 몰리의 실험이면 이 실험의 결과는 빛의 절대 좌표 이론을 증명하는 것입니다.


절대정지한 관찰자가 빛의 속도를 측정하면 언제나 299,792,458m/s로 일정하다고 하는 것이 제가 말하는 빛의 절대 좌표 이론입니다.


- 누군가가 반론하여 묻겠죠! 우리는 절대정지한 관찰자가 아닌데, 우리가 측정한 빛의 속도는 언제나 299,792,458m/s로 측정되는 것은 왜 일까요?


- 답 : 그것은 빛의 속도를 측정할 때 빛이 왕복하는 것을 측정했기 때문입니다. 마이컬슨과 몰리의 실험 장치를 잘 살펴보면 왕복하는 빛의 속도를 비교하는 장치입니다. 빛의 속도를 측정한다는 대부분의 장치는 모두 빛이 왕복하는 속도를 측정하는 장치입니다. 왕복하는 빛의 속도의 평균은 언제나 일정할 수 밖에 없습니다. 빛의 편도만을 측정하는 장치는 아직 없습니다. 빛의 속도가 너무 빠르고 빛보다 빠른 어떤 신호장치도 없기 때문에 이것은 측정 도구의 한계에서 오는 결과입니다.


빛의 편도를 측정하는 장치는 우리 젊은 세대들의 과제입니다. 좋은 아이디어가 있으면, 좋은 방법을 찾으면 획기적인 발견일 것이며 노벨상도 받을 수 있을 것입니다.  

12. 아인슈타인의 어린 시절의 꿈

12. 아인슈타인의 "젖소의 꿈"
 
아인슈타인의 꿈을 각색해 봄니다. // 동시성의 파괴?


어린시절 아인슈타인은 젖소 꿈을 꾸었다고 합니다.  초원에서 젖소들이 한가롭게 풀을 뜯고 있었습니다. 젖소의 주인들은 초원의 경계에 전기 울타리를 처 놓았습니다. 그런데, 젖소들이 울타리 근처로 갑니다. 그런더니 일제히 젓소들이 울타리를 밀고 있습니다. 전기 울타리에 전기를 공급하는 배터리가 모두 소진한 탓에 젖소들이 줄지어 울타리를 밀고 있었던 것입니다.
 
저기 멀리 주인이 새 배터리를 가지고 옵니다. 그리고 울타리에서 소진한 배터리를 분리하고 새 배터리를 연결합니다. 울타리 반대편 끝에 아인슈타인이 서 있습니다. 아인슈타인은 다음과 같은 것을 목격했다고 합니다. 주인이 새 배터리를 연결 하자 마자 모든 젖소들이 일제히(동시에) 튀어 오르는 것을 봤다고 합니다.  그때 주인은 새 배터리를 연결하자 주인으로부터 순차적으로 젖소들이 튀어 오르는 것을 목격했습니다.
 
아인슈타인은 동시에, 젖소의 주인은 순차적으로 젖소가 튀어 올랐다고 말합니다. 아인슈타인은 이것을 이상하게 생각하고, 골똘이 생각했다고 합니다. 누구의 말이 실제와 같을 까요? (제 생각에는 주인말이 옳습니다.) 
 
아인슈타인의 젖소의 꿈이 특수 상대성 이론의 모태일 것이라고 생각하죠. 이것은 특수 상대성 이론에서 말하는 동시성의 파괴와 같은 것입니다. 과연 이것이 특수 상대성 이론이 말하는 시간의 차이일까요?
 
이것은 전기가 빛의 속도로 이동한다는 것과 관계가 있습니다. 보는 위치에 따라서 다른게 보이는 것이죠. 왜냐하면 빛과 전기의 속도가 무한의 속도가 아니기 때문에 나타나는 현상입니다.
 
아인슈타인이 본 것은 전선에 흐르는 시간 + 젖소가 튀어 오른 것이 빛으로 아인슈타인에게 가는 시간으로 되어 모든 젖소는 동시에 튀어 오르는 것 같이 보입니다.
 
젖소의 주인은 전기가 흘러가는 시간 + 젖소가 튀어 오른 것을 빛으로 주인에게 오는 시간하여 모든 젖소들은 자신이 튀어 오른 시간* 2 하여 주인에게 순차적으로 보이는 것입니다.
 
이것은 실생활에서도 느낄 수 있을 만큼 흔한 사건입니다. 거리에 따라서 빛이 오는 시간을 정확히 계산해야 실제 일어난 사건이 되는 것입니다.

11. 뮤온입자

11. 특수 상대성 이론의 증거2


H. 뮤온입자가 시간팽창(또는 길이수축)을 증명한다고?


상대성 이론이 옳다고 믿는 과학자들은 뮤온입자가 시간지연을 증명하는 최초의 증거라고 합니다. 뮤온에 관해서 짧게 설명하면, 우주에서 빛과 같은 전자기파가 지구로 많이 유입되는데, 이것을 일명 우주선(우주에서 오는 광선)이라고 합니다. 그런데 이 우주선이 지구의 대기권에 들어오면서 공기와 같은 작은 입자들과 충돌하여 새로운 입자들을 많이 생성하는데, 그 입자들중에 경입자족의 뮤온이라는 입자가 있습니다.


1. 지구 대기와 충돌하여 생성되는 뮤온 입자는 지상에서 60km에서 생성됩니다. (모든 뮤온이 60km에서 생성되는 것은 아님니다.)
2. 이 뮤온입자들은 빛의 속도에 가까운 속도로 이동합니다. (정확히 얼마의 속도인지 측정하기 어렵습니다.)
3. 뮤온입자의 수명이 평균 2.2마이크로초입니다. (모든 뮤온입자가 수명이 같은 것은 아님니다.)
4. 뮤온입자가 지표나 해수면 가까이에서도 발견되었다고 합니다. (이것이 수십킬로미터 상공에서 만들어진 뮤온인지 알 수가 없습니다.)
4. 이것을 상대론자들은 뮤온의 이동 속도에 의하여 시간이 팽창하여 수명이 길어졌다고 주장하는 것입니다.


하지만 모든 뮤온입자가 높은 상공의 일정한 높이에서 만들어지는 것은 아니며, 지표에서 발견된 뮤온입자가 높은 상공에서 만들어진 뮤온입자가 지표까지 이동한 것인지 알 수가 없습니다. 이것은 추측일 뿐입니다.


만일 지표로 향하는 모든 뮤온입자가 높은 상공(60km)이상에서 만들어지고, 또 그 뮤온입자가 지표에 도달한다면, 그리고 모든 뮤온입자의 수명이 2.2마이크로초라면, 뮤온의 속도는, 인간이 지구에서 측정하면 속도=이동거리/시간 이므로 v=60km/2마이크로초로 속도 v=30,000,000,000m/s 가 됩니다. 빛의 속도 c=300,000,000m/s입니다. 따라서 뮤온의 속도는 빛의 속도보다 약 100배나 빠름니다. 이것이 논리적으로나 수학적으로 가능하다고 생각하십니까?


상대론자들(상대성 이론을 믿는 사람들)은 뮤온의 속도에 의하여 수명이 길어졌다고(시간팽창), 또는 뮤온의 속도에의하여 뮤온이 말들어진 곳에서 부터 지표까지의 거리가 축소되어 (길이 수축) 생기는 현상이라고 주장합니다.


하지만 우리가 속도를 측정하는 것은 분명히 측정하는 사람을 기준으로 시간과 거리를 측정하여 속도를 계산하는 것이기 때문에 상대론자들의 주장대로라면 뮤온의 속도가 빛의 속도보다 약 100배나 빨라지는 것이 됩니다. 이것은 상대성 이론이 주장하는 내용과도 일치하지 않습니다.


사실 뮤온입자는 정확히 어디에서(지표에서 얼마의 높이에서) 생성되는지 잘 모를 뿐입니다. 제가 생각하기에는 뮤온은 지구대기 어디에서나 만들어질 수 있다고 생각합니다. 왜냐하면 대기의 입자들은 지표에서부터 높은 상공까지 있고, 우주에서 지구로 들어오는 우주선(전자기파, 또는 입자)들 중에는 지구의 내부을 관통하는 것 까지 존재하기 때문에 지표까지 도달하여 지표부근에 있는 대기입자들과 충돌하여 뮤온이 생성 되는 것입니다. 또 특수 상대성 이론으로 설명하더라도 쌍둥이 역설 처럼 뮤온의 시간이 느려진 만큼 지구의 관측자의 시간도 느려지기 때문에 특수 상대성 이론에 대입하더라도 뮤온의 수명이 길어진 것이 아닙니다.

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10. GPS 인공위성의 시계

2. 특수 상대성 이론의 증거1
 
G. GPS 인공위성의 시간이 느리게 간다고?
 
요즘 강단의 물리학자들은 GPS 인공위성의 원자 시계가 느리게 가는 것을 시간이 느리게 간다고 해석하는 사람이 많습니다. GPS 인공위성에 사용되는 시계는 세슘 원자시계입니다. 세슘 원자시계는 세슘원자의 공진주기를 이용하여 시간간격을 측정하는 장치입니다. 인류는 정확한 시간간격을 측정하기 위하여 어떠한 물리적인 힘에 대해서도 항상 일정한 간격(주기)를 갖는 장치를 개발하여 왔습니다. 물시계, 해시계, 테엽시계, 전자시계, 원자시계등 그러나 지구에 있는 어떠한 시계도 일정한 간격을 표시할 수 있는 시계는 없습니다. 왜냐하면, 시계는 물질을 이용하여 만든 것이기 때문에 질량을 가지는 물질은 중력의 영향을 받지 않는 것이 없기 때문입니다.


GPS 인공위성에 있는 원자시계가 빠르게 간다고 하여 이것이 인공위성의 빠른 속도에 의한 것이거나, 중력에 의하여 시간이 늦게 가기 때문이 아니라, 인류가 만든 원자시계가 중력에 영향을 받기 때문인 것을 명심해야 합니다. 한마디로 기계적인 오차일 뿐입니다.


EX1) 지구에 쌍둥이 자매 영희와 순희가 있었습니다. 이 둘은 시간의 흐름을 비교하기 위하여 똑같은 원자시계를 두 개 만들어서 하나는 영희가 인공위성에 싣고  지구 상공 20,000km 지점으로 올라가 10년 동안 생활을 하고, 순희는 다른 하나의 원자시계를 지구에서 관찰한다고 합니다. 두 자매는 매일 시간의 차이(약 38마이크로초)를 비교하면서 일기를 쓰며 연구을 했습니다. 10년후 영희가 원자기계를 가지고 지구로 귀환 합니다. 자! 영희의 기준으로 10년후에 지구로 왔습니다. 당연 지구에 있는 순희의 시계는 10년이 아직 되지 않았습니다. 이 두 자매가 서로 만날수 있을까요? 네 만날수 있습니다. 두 개의 원자시계를 비교하면 어떻게 될까요? 당연 지구에 있는 시계가 느리게 가서 0.1387초 늦겠죠. 그럼이제 두사람의 시간을 비교해 볼까요? 두사람은 몇년후에 만난 것입니까? 순희의 시계로 하면 (10년 - 0.1387초), 영희의 시계로 하면 10년, 잘 생각해보세요. 둘은 어떤 것을 기준으로 했는냐에 따라서 만난시간이 달라질 뿐, 두 사람이 만나고 있는 시간은 일치합니다. 그래야 만날 수 있는 것이죠. 만약 만나는 시각이 틀리다면, 둘은 영원히 만날 수 없겠죠. 즉, 시간이라는 것은 똑같다는 것이죠. 다만 누구의 시계로 만난 시각을 얘기하는가의 문제이지 시간이 느리게 가거나 빠르게 가는 것은 아님니다.


인류가 만든 시계가 중력이나, 전자기파(빛)나, 기타 물리적인 힘에 의하여 느려지거나 빨라지는 것은 인류가 만든 기계의 오차일 뿐입니다. 사실 시간이라는 것은 실체적인 물리량이 아닙니다. 시간은 우리 머리속의 개념일 뿐입니다. 우리 머리속의 개념은 동일할 수 밖에 없습니다. 인류는 개념과 기계를 정확히 일치시키기 위하여 많은 노력을 해왔으며, 지금도 노력하고 있습니다. 먼 미래에 우주 여행이 가능하는 날이 온다면, 그때에는 중력과 같은 물리적인 힘에 영향이 전혀 없는 시계를 만들어야 할 것입니다. 그래야 우리의 개념적인 시간과 일치하는 시계를 가질 것이기 때문입니다.


EX2) 250만 광년 떨어진 안드로메다 은하에서 오는 빛은 빛이 생성된지 얼마나 되었을까요? 아인슈타인의 특수 상대성 이론을 말하면, 빛은 빛의 속도로 움직이기 때문에 안드로메다 은하에서 발현되는 즉시 우리눈에 도착하겠죠. 왜냐하면 빛의 속도로 움직이는 것은 시간이 흐르지 않기 때문입니다. 즉, 빛의 속도는 무한의 값을 갖는다고 해도 틀린 말은 아니죠. 그럼 이것이 사실일까요? 우리는 태양에서 오는 빛을 말할때 8분20초 전에 태양에서 발현된 빛을 본다고 말합니다. 뭐가 앞뒤가 안맞는거 아닌가요?


아인슈타인이 착각한 것이 바로 여기에 있습니다. 본다는 것을 실제라고 생각한 것이죠. 하지만 본다는 것은 빛을 이용하는 것이기 때문에 빛의 속도를 감안해서 계산하고 생각해야 합니다. 그래야 실제 일어난 사건의 시각을 정확히 표현할 수 있습니다. 본다는 것을 잘못 생각하면, 빛에 관한 이상한 방정식(시간팽창, 길이수축, 질량증가 방정식)이 만들어지고, 시간 여행이 가능하다는 SF가 만들어지는 것이죠. 물론 타임머신이라는 소설은 아인슈타인이 특수 상대성 이론을 발표하기 10년전에 쓰여진 것입니다.


아인슈타인의 상대성 이론은 바로 빛의 상대속도가 일정하다고 하는 광속 불변론으로부터 나왔습니다. 광속 불변론이 성립하려면 수학적으로 빛의 속도는 무한의 값을 가져야만 가능합니다. 그래야 아인슈타인의 이론 빛의 속도로 날아가면 시간이 정지한다와 일치하는 결과가 나올 것입니다. 하지만 수학에서 무한의 값이라는 것은 우리가 그 값을 모른다는 것이지 실존하는 값은 아니라는 것을 명심해야 할 것입니다. 빛이 속도가 어떠한 값을 갖는다면 아인슈타인의 상대성 이론은 티끌하나 남기지 않고 모두 틀린 이론이 됩니다.


현재의 빛의 속도는 299,792.458[m/s]라고 정의하고 있습니다. 이것은 길이의 정의 1m는 빛이 1/299,792,458 초 동안 이동한 거리라고 정의하기 때문에 빛의 속도가 정의 된 것과 같은 것입니다. 따라서 아인슈타인의 상대성 이론은 모두 거짓입니다.

9. 쌍둥이 역설 (상대성 이론의 반론)

9. 특수 상대성 이론의 딜레마1

F. 쌍둥이 이론 (역설)


아인슈타인의 특수 상대성 이론의 핵심은 속도에 의하여 시간과 공간과 질량이 변한다는 이론인데, 여기서 가장 중요하고 재미있는 것은 시간이 속도에 의하여 느려질수 있다는 것입니다. 그러나 속도에 의하여 시간이 느려진다고 할때 여기서의 속도는 상대속도 입니다. 절대적인 정지계로 부터의 속도에 의하여 시간이 느려질수 있다는 생각은 조금은 일리가 있어 보입니다. 하지만 상대속도에 의하여 시간이 느려진다고 하는 생각은 간단한 논리로도 불가능하다고 하는 것이 바로 쌍둥이 역설 입니다.


쌍둥이 역설은 특수 상대성 이론의 시간 지연 현상을 반박하기 위하여 만들어낸 이론입니다. 요약된 이야기는 다음과 같습니다.


20살인 영희와 순희라는 두 쌍둥이 자매가 있었습니다. 동생인 순희가 지구에 남고, 언니인 영희가 우주선을 타고, 빛의 속도의 87%의 속도
0.87c로, 하늘에서 볼 수 있는 가장 밝은 별인 시리우스 까지 여행을 갔다온다고 할때, 특수 상대성 이론의 시간 지연 이론에 의하여 영희의 시간이 느리게 가서 여행을 하고 지구에 돌아 왔을때, 언니 영희가 동생 순희보다 나이가 적게 들었다는 것인데, 특수 상대성 이론에 의하면 모든 속도는 상대속도이기 때문에 순희의 입장에서 보면 영희의 시간이 느리게 가고, 영희의 입장에서 보면 순희의 시간이 느리게 가는 것이기 때문에 둘이 만나면 나이가 똑같다는 것이 쌍둥이 역설입니다.


간단한 수식을 이용하여 이들의 나이를 계산해 보겠습니다. 지구에서 시리우스 까지 거리는 약 8.7광년입니다. 빛의 속도로 8.7년동안 이동한 거리 입니다.  8.7광년 

으로 엄청난 거리 입니다. 계산을 쉽게 하기 위하여 8.7광년을 8.7c로 표현하고 계산해 보겠습니다.

지구에 있는 순희 관점에서 계산한 영희의 여행시간은으로 20년 후에 언니 영희가 지구로 돌아온다고 계산 됩니다. 따라서 순희는 나이가 40살이 되어야 언니 영희를 만날 수 있습니다.

특수 상대성 이론 대로 영희가 본 영희의 여행시간은 , 영희가 탄 우주선의 속도에 의하여 영희의 시간은 느리게 가는데 다음과 같이 느리게

결국 영희의 입장에서 보면 영희 나이 24.66살에 지구에 돌아옵니다. 이것은 시간팽창만 적용 했을 때 입니다.

이렇게 되면 영희와 순희가 만났을때 나이 차이가 40 - 24.66 = 15.34년 차이가 납니다. 과연 영희와 순희는 만날 수 있을까요? 그리고 영희는 어떻게 빛의 속도보다 더 빨리 시리우스 까지 갔다가 왔을까요?

여기에다 속도에 의하여 공간이 줄어든다는 것 (길이 수축)을 적용하면 어떻게 될까요? 왕복하는 거리는 다음과 같이 수축 됩니다.

8.53 광년이 됩니다. 4.66살 * (8.53c/17.4c) = 2.28살 즉, 영희 나이 22.28살에 지구에 돌아 옵니다. 과연 영희와 순희는 몇살에 만날 수 있을까요? 이와 같이 말도 안되는 일들이 벌어 짐니다. 하지만 이 모든것이 상대속도에 의하여 일어난다면, 쌍둥이 역설에 의하여 모순없이 두 사람은 40살에 지구에서 만나게 됩니다. 즉, 쌍둥이의 나이는 같습니다. 왜냐하면, 둘다 자기의 입장에서 보면 40살이 되기 때문입니다.

쌍둥이 역설은 특수 상대성 이론이 만들어 질때 많은 과학자들이 특수 상대성 이론의 논리적인 모순을 지적한 것입니다. 그런데 상대론자들은 쌍둥이 역설을 일반 상대성 이론으로 해결했다고 합니다. 왜 특수 상대성 이론에서 나타나는 시간 지연을 일반 상대성 이론으로 해결하려고 하는지? 그리고 그것이 타당한 것인지?

8. E=mc^2 #2

8. 특수 상대성 이론의 결과5


E.2.    #2


앞에서 이 방정식이 질량 = 에너지 등가 방정식이 아닐 뿐만 아니라, 수식 자체도 틀렸다고 했습니다. 그렇다면 이 방정식의  바른 풀이는 어떻게 되는지 살펴 보도록 하겠습니다.


빛(전자기파)은 전자의 진동으로부터 발현 된다고 했습니다. 그렇다면 전자의 진동에 관해서 살펴봄으로써 빛의 근원적인 에너지량에 대해서 쉽게 알 수 있을 것입니다.


도선에서 전류의 속도가 빛의 속도와 같다는 것은 널리 알려진 사실입니다. 이것으로부터 전자의 평균속도가 30만km/s 라는 것을 알 수 있습니다. 전자의 평균속도가 30만km/s 라면, 전자의 최저속도와 최고속도 그리고 가속도는 얼마일까요?


전자의 진동이 전류의 흐름이기때문에 전류의 속도에서 전자의 평균속도와 최대속도 , 최저속도를 다음과 같은 수식으로 정의 되기 때문에   

전자의 최저속도 v0 = 0km/s , 최고속도 Vmax = 2 X Vag = 2c = 60만km/s 가 됩니다. 여기서 전자의 가속도를 구하면 가속도

가 됩니다. 이것은 전자 진동의 반주기 동안의 전자의 가속도 입니다. 이 가속도를 이용하여 전자의


 힘을 구하면 F= ma 에서  이 됨니다. 여기서 m은 전자의 질량이며 c는 빛의 속도, f는 빛의 주파수 (전자의 진동 주파수) 입니다.


이 사실로 부터 전자 진동의 에너지를 구하면 , E = F X S , S는 진행한 거리 이기 때문에 전자진동의 반주기 동안의 이동거리는  이고, 파장은 이므로 전자 진동의 1/2주기 동안의 에너는
 이 됩니다. 따라서



전자가 1주기 움직이는데 소요되는 에너지는 이 됩니다.

 

빛(전자기파)은 전자 진동에 수직한 평면으로 방사되기 때문에. 거리에 따른 빛의 에너지량은  

여기 r은 전자의 진동으로부터 빛(전자기파)이 진행한 거리 입니다. 전자의 진동으로부터 빛의 진행에 따른 한 점에서의 빛 에너지가 Epint 와 같이 구해지기 때문에 빛의 발현으로부터 거리 r=0.6366m 떨어진 곳에서의 빛 에너지는 입니다.


19세기 과학자들이 연구한 결과값이 또는 이 것으로 측정 되었던 것은 빛의 발현 시점으로부터 거리가 조금씩 달랐기 때문입니다. 결론적으로 빛의 에너지 방정식은 이 아니라 , 이 것이 되어야 합니다.


죄송합니다. 온라인 글쓰기에 조금 어려움이 있네요. 자세한 내용은 저의 책 - 빛의 절대 좌표 이론 ( 아인슈타인의 상대성 이론은 틀렸다)에 자세한 내용이 있습니다.  책은 온라인 및 오프라인 서점에 있습니다.

7. E=mc^2 #1

7. 특수 상대성 이론의 결과5


E1.


이 수식은 아인슈타인 ! 하면 무심결에 떨오르는 방정식 또는 공식입니다. 과학자들은 이 방정식을 일명 질량 = 에너지 등가 방정식이라고 흔히 말합니다.  이것은 움직이는 물체의 질량이 증가한다는 생각으로 부터 나왔다고 말하는 이들도 있습니다. 하지만 이 방정식은 질량 = 에너지 등가 방정식이 아님니다.


이 방정식의 실체를 알려면 과학의 역사를 조금 볼 필요가 있습니다. 사실 이 방정식이 출현한 것은 아인슈타인 이전에 이 방정식과 비슷한 방정식이 나왔습니다. 1900년 하즈넬, 헤비사이드, 포인팅 등 여러 과학자들이 빛의 에너지에 관한 실험을 했는데, 그 결과가  이거나으로 나왔습니다. 이 방정식들은 빛의 운동에너지 입니다. 이 방정식이 빛의 운동에너지라면 m/2은 빛의 질량이어야 합니다. 고전적인 뉴턴의 에너지 방정식은  이기 때문입니다. 하지만, 빛의 질량은 없습니다. 아인슈타인의 상대성 이론에 따르다고 하여도 빛은 질량이 없어야 합니다. 왜냐하면 질량이 조금이라도 있다면 빛의 질량은 무한의 값을 가져야 하기 때문입니다.


사실 이 방정식에서 m은 빛의 질량이 아니라 전자의 질량입니다. 왜냐하면, 빛의 근원은 전자의 진동이기 때문에 여기서의 질량 m은 전자의 질량입니다. 하즈넬이나 헤비사이드는 왜  이라는 실험 결과를 얻지 못하고 이와 같은 식을 얻었을까요? 그것은 빛이 발현하는 시점으로 부터 얼마나 멀리서 측정하는가에 달려 있기 때문입니다. 빛은 진행하면서 그 밀도가 진행한 거리 , 반지름 r의 원의 둘레 배 만큼 작아집니다. 이것은 전자기파가 거리에 반비례한다는 것으로부터 쉽게 증명됩니다.


따라서  방정식은 질량 = 에너지 등가 방정식이 아니며, 또한 그 수식도 틀렸습니다. 질량 감소에 의한 에너지의 량은 핵물리학 실험으로 측정해야 정확한 값을 얻을 수 있을 것입니다.

6. 질량 증가

1. 특수 상대성 이론


D. 질량 증가


아인슈타인의 특수 상대성 이론에 의하면 움직이는 물체는 속도에 의하여 물체의 질량이 증가한다고 합니다. 그 증가하는 비율은 다음과 같다고 주장합니다.

 상대성 이론에서는 왜 빛의 속도가 기준이 되는가? 그것은 빛의 상대속도가 일정하다는 광속불변 가설로 부터 나온 것입니다. 질량 증가도 빛의 상대속도가 일정하다는 가정으로부터 나왔습니다.




아인슈타인의 질량 증가 방정식의 유도과정을 살펴보기 위하여 다음 그림을 보고 설명을 이어가도록 하겠습니다.

 

이 그림을 잘 살펴보면, 빛의 운동량을 이용하여 질량증가를 설명하는 그림입니다.
물체가 고정되어 있고, 빛이 빨간 실선으로 진행하고 있을때, 점선으로 표시한 관찰자의 좌표계가 아래 방향으로 등속도 V로 움직이고 있습니다. 물리학에서 운동량
'운동량 = 질량 X 속도' 로 정의 됩니다.


따라서 관찰자의 좌표가 정지 상태에 있을때의 빛의 운동량 방정식은
 이고, 관찰자의 좌표이동에 의하여 나타나는 운동량 방정식은 다음 두 식으로 표현 된다고 합니다.



이 세개의 운동량을 피타고라스의 정리를 이용하여 정리하면 다음과 같습니다.,
,   계산하여 정리하면,

 정리하면,

 이 식을 정리하면 다음과 같이 로렌츠 인자가 들어있는 방정식이 만들어 집니다.

사실, 이 방정식은 움직이는 관성계에서 정지한 관성계의 빛의 운동량과 움직이는 관성계의 빛의 운동량 및 움직이는 관성계의 자체 운동량을 합성해서 만들어진 것입니다. 따라서 이 방정식들은 의미가 없는 방정식입니다. '모든 관성계에서 물리법칙은 같다.'에서, 물리법칙을 사용하려면 단일 관성계에서만 계산하여야 합니다. 정지관성계와 움직이는 관성계를 합성하여 만들어지는 방정식들은 틀린 결과를 만들 뿐만아니라 방정식의 의미 또한 없습니다.


아인슈타인의 상대성 이론에서 빛의 속도가 자주 나오는데, 그 이유는 빛의 상대속도가 일정하다는 것과 정지관성계와 움직이는 관성계를 합성함으로써 만들어지는 방정식을 통상적인 뉴턴의 법칙을 적용하기 때문에 이상하고, 이해할 수 없는 수식과 이론들이 만들어 지는 것입니다. 특수 상대성 이론을 이해할 수 없는 이유가 여기에 있습니다. 위의 방정식들에서 M은 무엇의 질량입니까? 상대성 이론을 주장하는 과학자들은 빛의 질량이라고 주장할 수도 있습니다. 하지만, 빛의 질량은 없습니다. 빛이 물체에 충돌할때 운동량이 있는 것 같이 나타나는 것은 전자기파 즉,  전기장과 장기장이 물체의 전자기적 특성에 반응하는 것입니다. 빛이 어떤 입자인 알갱이가 날아가다가 물체와 충돌하는 것이 아님니다. 만일 빛의 질량이 있다면 빛은 빛의 속도로 진행할 수 없습니다. 아인슈타인의 상대성 이론에 입각하더라도 말입니다.


만약 상대속도에 의하여 질량이 증가한다면 상대속도가 감소 할때에는 질량이 다시 감소해야 하는데, 질량이라는 것은 물질의 무게가 아니라 그 물질의 근본적인 량입니다. 따라서 속도에 의하여 질량이 증가한다면 물질이 생성되거나 소멸해야 할 것입니다. 이것은 불가능 합니다. 결론적으로 움직이는 물체는 질량이 증가하지 않습니다.


빛의 속도가 절대적인 정지계로부터의 속도라고 인정한다면 아인슈타인이 이해할 수 없었던 빛의 현상을 정확하게 이해하게 될 것입니다. 이것이 제가 말하는 빛의 절대 좌표 이론입니다. (빛의 전달매질인 에테르가 없다는 것에서 부터 빛의 속도는 절대적인 정지계로 부터의 속도이어야 합니다. 이것이 맥스웰의 방정식의 의미이며, 마이컬슨과 몰리 실험의 결과 입니다.)

5. 길이 수축

1. 특수 상대성 이론




C. 길이 수축




상대성 이론에서 말하는 길이 수축에 대한 영상을 보시죠!    자료출처 : National Geographic Channel




EBS 영상을 찾으려고 했더니 없네요. 잘보셨나요.

길이 수축(Length Contraction)은 속도가 빠른 관성계(등속도)에서 물체를 보거나, 정지관성계에서 빠르게 운동하는 물체를 보면 길이가 짧아진다고 주장하는 이론입니다. 즉, 빠른게 날아가는 우주선은 공간이 짧아져서 더 적은 거리를 이동하는다는 생각입니다. 그 수축하는 정도는 속도에 의하여 결정되는데, 수식은 이렇게 된다고 상대성 이론은 주장합니다. 하지만 앞에서 보았던



아인슈타인의 시간 팽창으로 계산하면, 시간팽창식 에 양변에 빛의 속도 c를 곱하면 어떻게 될까요?

이 됨니다.

 이 식을 정리하면,  거리(길이) = 시간 X 속도 이므로 길이에 관한 방정식은 다음과 같습니다.

 즉, 길이 수축이 아니라 길이 팽창식이 만들어 집니다. 다시 말하면 아인슈타인의 방정식대로 풀어도 길이 수축이 아니라 길이 팽창이 나옵니다. 이것은 모순입니다. 상대론에서는 이것이 길이가 짧아 보인다는 것인지, 실제로 길이가 짧아 진다는 것인지 정확하게 설명하는 부분이 없습니다.

우리가 보는것은 길이가 팽창하는 것으로 보입니다. 어두운 밤에 빠르게 스쳐가는 자동차를 보면 길이가 길어보이고 그 불빛도 연결되어진 것 처럼 길게 보입니다. 이것은 우리 눈의 잔상효과 때문입니다. 우리 눈의 잔상은 1/16초 입니다. 이것을 이용한 것이 영화나 TV같은 동영상 입니다. 즉, 뛰엄뛰엄 떨어져 있는 사진을 영속해서 보여주면 동영상으로 보이는 것이죠. 눈의 잔상효과는 과학적으로 분석 되었으며, 그 원리를 이용한 물건들도 많습니다. 우리가 쓰는 스마트 기기들 대부분이죠. 만약 보인는 것이 아니라 실제 길이가 짧아진다면, 더욱 심각한 문제가 발생하겠죠. 상상만으로도 ... 또 상대성 이론대로 광속 불변에 대입해도 빛의 속도 

                                                                                              

로

 

'빛의 속도 = 길이 팽창 / 시간 팽창'  이렇게 해야 광속불변 이론에도 맞는 것이죠. 이런 식이 성립한다고 해서 시간 팽창이나, 길이 팽창이 된다는 것은 아님니다. 상대성 이론대로 설명을 하려고 할때 그렇다는 것이죠. 실제는 이 모든 생각이 틀렸다는 것입니다.

따라서 속도에 의하여 길이가 수축되거나, 길이가 팽창되는 것은 아님니다. 그냥 우리 눈의 잔상효과로 길어져 보이는 것이죠. 겉보기 현상입니다.

4. 시간 팽창

1. 특수 상대성 이론

B. 시간 팽창 (또는 시간 지연 : Time Dilation)


먼저 아인슈타인의 특수 상대성 이론에서 말하는 시간 팽창을 보고 설명하겠습니다. - 출처 : EBS 빛의 물리학 - 중에서
잘 보셨나요? 이 동영상에서 잘못된 점을 찾으셨나요?
우주선의 내부에 있는 빛 시계라는 것이 있습니다. 정지 상태에서는 빛이 1초에 한번씩 왕복합니다. 그런데, 우주선이 빛의 속도에 1/2속도 15만km/s 등속운동한다면, 우주선 내부에서는 여전히 1초에 한번씩 왕복합니다. 외부에서 보면 1초에 한번왕복하지 않고 사선으로 이동한다고 합니다. 만일 아인슈타인의 말대로라면, 우주선 밖에 정지한 관찰자의 시계가 빨리 가야 하잖아요. 왜냐하면 우주선이 정지한 상태에서는 우주선 안에 있으나 밖에서 있으나 1초에 한번 왕복하니깐 이것이 시간의 기준이란면 우주선이 등속운동한다면 우주선 내부에서는 정지하나 움직이나 1초에 한번 왕복하고 우주선 밖에서는 빛의 경로가 사선으로 더 멀리 가기때문에 상대성 이론으로 보면 밖에 있는 사람의 시간이 빨리 가네요. 우주선 밖에 있는 사람은 아무것도 하지 않고 우주선이 날아갔을 뿐인데, 시간이 빨리 간다? 그럼 눈을 감고 있으면 어떻게 되죠?


실험을 완벽하게 하려면, 정지한 우주선 뒤쪽에 정지한 빛 시계를 하나 더 설치하고 그리고 같은 실험을 한다면 정지한 사람은 두 개의 빛 시계를 동시에 볼 것입니다. 이때 정지한 빛시계가 1초에 한번 왕복할 것입니다. 그때 우주선의 시계가 사선으로 갔다면, 이렇게 되면 사선으로 간 빛의 속도가 빛의 속도 + 우주선의 속도 이렇게 될 것입니다. 물론 빛의 속도와 우주선의 속도를 합성하려면 벡터방식으로 합성해야 하겠지요. 그래서 상대성 이론에 피타고라스의 정리가 상용되는 것입니다. 이렇게 되면 단번에 시간 팽창이라는 것은 없다는 것이 증명될 것입니다. 왜냐하면, 정지한 사람은 정지된 빛 시계를 기준으로 시간을 측정하고 등속 운동하는 우주선내에서는 우주선 내부의 빛 시계를 기준으로 하면 두 시계는 동일한 시간을 표시할 것입니다. 이제 정지한 관측자의 시계와 등속운동하는 우주선내의 관찰자의 시간이 일치하겠지요. 그럼 사선으로 이동한 빛의 속도를 어떻게 계산할까요?


사실 빛은 저런식으로 상하 왕복하지 않습니다. 왜냐하면, 우주선이 등속운동 하더라도 빛이 우주선에 의하여 수평으로 끌러가지 않습니다. 그냥 제자리에서 상향 운동만 합니다. 오히려 우주선에서 빛을 보면 아래 그림처럼 빛이 사선(ct00)으로 이동하는 것으로 보일 것입니다. 물론 우주선의 진행 방향과 반대 방향으로 말입니다. 그래야 운동에 의하여 시간이 바뀐다고 하는 이론이 맞으니깐요. 하지만 우주선내에서 시간이 늦게 가지는 않습니다. 그냥 빛이 사선으로 움직이는 것 같이 보일 분이죠. 물로 광원에서 계속 빛을 비출때 그렇게 보입니다.

그림을 잘 살펴보면, 나의 생각(빛의 절대 좌표 이론)과 아인슈타인의 생각(특수 상대성 이론)중에 누구의 생각이 오른지 알 수 있을 것입니다.


마이컬슨과 몰리의 실험에서 광원의 운동과 빛의 운동은 서로 영향을 주지 않습니다. 빛은 발현 시점에서 수직 상향으로만 진행합니다. 빛이 질량을 가진다면 (ct)와 같은 경로로 이동합니다. 질량을 가진 공을 위로 던지는것과 같은 원리로 말이에요. 하지만 빛은 질량이 없고, 전달매질인 에테르가 없어서 사선으로 이동하지 않습니다. 빛의 실제 이동은 ct와 같고, 우주선에서의 겉보기 운동은 ct00와 같습니다. 확실하게 실험하려면, 움직이는 빛 시계와 정지한 빛 시계를 동시에 본다면 완벽하게 움직이는 광원(우주선)에 의한 효과가 시간과 관계가 없다는 것을 알 수 있을 것입니다.

3. 사건의 동시성

1. 특수 상대성 이론


앞에서 특수 상대성 이론의 두 가정을 보았습니다. 모두 틀린 가정이죠. 가정1 모든 관성계에서 물리법칙은 같다.'에서 빛은 적용이 되지 않습니다. 가정1에서의 물리법칙이란 뉴턴의 법칙을 말합니다. 뉴턴의 법칙은 질량을 가지는 물질의 법칙입니다. 빛은 질량이 없습니다. 그래서 빛은 가정1에 적용이 되지 않습니다.


지금부터 특수 상대성 이론에서 주장하는 내용들을 하나씩 짚어보겠습니다.


A. 사건의 동시성 (동시성의 파괴)​


먼저 특수 상대성 이론에서 주장하는 것을 동영상으로 보겠습니다.출처 : - EBS 빛의 물리학 중에서 -



잘 보셨나요. 이 영상중에서 기차가 등속으로 달리때 기차안의 상황이 잘못 표현 되어 있습니다. 기차내부에 설치된 두 반사기에 동시에 빛이 도달하는 것은 아님니다. 좌측 반사기에 먼저 도착합니다. 그러면 왜 기차 내부의 관찰자는 동시에 보이는 것일까요? 그것은 관찰자가 빛을 보려면 반사기에서 다시 관찰자에게 와야 빛을 볼수 있기 때문이죠. 즉, 빛이 각각의 거울에 왕복해야 기차안의 관찰자가 볼수 있기 때문입니다. 빛이 광원에서 거울에 갈때와 거울에서 관찰자에게 올때 좌측과 우측의 현상은 서로 반대 현상을 보이는 것이죠.


기차의 속도가 c/2=15만km/s 라고 가정하고, 광원과 좌측 거울, 우측 거울 사이의 거리가 각각 30만km 라고 가정하면 좌측과 우측 빛의 진행하는 상황을 계산해 보면,


1. 좌측 - 광원에서 좌측 거울로 가는 시간 Tl = 2/3초 , 왜냐하면, 거울의 속도는 기차의 속도이므로 좌측 거울과 빛이 만나는 시간Tl을 계산하면,   광원과 거울의 거리 = {(거울의 속도 * Tl) + (빛의 속도 * Tl)}  ===>
         30만km = {(15만km/s * Tl) + ( 30만km/s * Tl)),   따라서 좌측 거울과 빛이 만나는 시간 Tl = 2/3초


2 우측 - 광원에서 우측 거울로 가는 시간 Tr=2초, 왜냐하면, 거울의 속도는 기차의 속도이므로  빛과 거울이 만나는 시간을 계산하면,
{광원과 거울과의 거리 + (기차의 속도 * Tr)} = (빛의 속도 * Tr) ===>
{30만km + (15만km/s * Tr) = (30만km/s * Tr) , 따라서 시간 Tr = 2초 입니다.


이렇게 달리는 기차안에서 빛이 거울(반사기)에 도착하는 시간은 다름니다. 이제 빛이 거울에서 다시 관찰자에게 오는 시간은 좌측과 우측 경우에 반대의 현상이 나타남니다. 그래서 결국 좌측 빛과 우측 빛은 동시에 관찰자에게 보이는 것입니다. 기차안의 관찰자가 빛을 보는 시간은 양쪽 모두 Tl + Tr  = Tr + Tl = 2/3 + 2 = 8/3초 입니다.


즉, 동시적인 사건이 아님니다. 관찰자가 이렇게 보는 이유는 빛의 속도의 유한성 때문입니다. 현재 물리학의 정의에 1m를 빛이 1/299,792,458 초 동안 이동한 거리로 하고 있습니다. 이것은 빛의 속도를 정의한 것과 같습니다. 빛의 속도가 무한이 아닌 이상에는 이런현상은 자연스러운 것입니다. 이것은 굳이 빛의 속도에 근접해야만 확인할 수 있는 것이 아니라, 우리의 일상에서도 쉽게 목격되어 짐니다. 동시적인 사건이 동시에 안보인다고 동시성이 파괴 되는 것은 아님니다. 우리 인간이 빛으로 인지하기 때문에 일어나는 현상입니다. 만일 소리로 인식한다면 그 차이는 더욱 커질 것입니다. 즉, 무엇으로 측정하는냐?에 따라서 나타나는 현상입니다.


3. 기차 밖에 있는 빛에 대해서 정지한 관찰자에게는 좌측 빛과 우측 빛이 동시가 아니게 보여짐니다. 이것은 빛이 절대 정지의 좌표계로 부터 일정한 속도로 전파된다는 것을 잘 보여주는 현상입니다. 물론 기차 밖의 관찰자도 빛이 거울에 도착한 시간에 빛을 볼수 있는 것은 아님니다. 기차 밖에 있는 관찰자는 좌측은 2/3*2 = 4/3초, 우측 빛은 2* 2 = 4초 입니다. 보이는 것은 실제와 언제나 다름니다.


4. 아인슈타인이 잘못 생각한 것은 보이는 것이 실제라고 생각했기 때문입니다. 빛을 이용해서 우리가 사건을 보기 때문에 사건이 일어난 장소에서 우리가 있는 장소까지의 거리와 빛의 속도를 이용해서 계산해야 실제 일어난 시각을 정확히 알 수 있습니다.

2. 상대성 이론의 가정2

1. 특수 상대성 이론


가정2. 모든 관성계에서 빛의 상대속도는 같다.


상대속도 = 상대방의 속도 - 나의 속도 입니다. 어떻게 빛의 상대속도 일정하다고 하는 걸까요?


이것은 마이컬슨과 몰리의 실험을 잘못 해석해서 나온 생각입니다. 마이컬슨과 몰리의 실험은 빛의 전달 매질이 있다고 가정하고 실험을 했는데, 빛의 매질을 발견할 수 없었다는 것이 실험의 결과 였습니다. 그런데 빛의 성질중에 특이한 성질이 발견되었습니다. 그것은 광원의 속도가 빛의 속도에 영향을 주지 않는 다는 것이죠.


예들어 달리는 기차에서 달리는 방향으로 총을 쏘면 총알의 속도는 기차의 속도 + 정지상태에서의 총알의 속도가 됨니다. 그러나 달리는 기차에서 달리는 방향으로 빛을 쏘면 빛의 속도는 기차의 속도 + 정지상태에서의 빛의 속도가 되지 않는다는 것입니다. 이것을 잘못 해석 하면 빛의 상대속도는 모든 관성계에서 동일하게 측정된다는 잘못된 생각을 가질 수 있는 것입니다.


빛의 속도는 광원의 속도와 관계없이 일정하다는 것은 움직이는 광원이 빛의 속도에 어떠한 영향도 줄 수 없다는 것을 말하는 것입니다. 아인슈타인의 특수 상대성 이론의 원래 발표 논문은 '움직이는 물체의 전기역학에 관하여' 로 되어 있습니다. 즉, 움직이는 광원에서의 빛의 속도가 움직이는 물체의 속도와 합성되지 않는다는 것을 말하는 것입니다.


그러나 빛의 상대속도 빛이 진행하고 있는 상태에서 빛을 향하여 날아가거나, 빛의 방향으로 날아가면서 빛의 속도를 측정한다면, 빛의 상대속도는 관찰자의 속도에 의하여 빛의 속도 + 나의 속도 또는 빛의 속도 - 나의 속도가 됩니다. 이것의 증거는 광행차라는 현상을 보면 즉시 알 수 있습니다. 또 도플러효과를 살펴보면 빛의 상대속도에 의하여 빛의 주파수 편이가 일어나는 것으로도 빛의 상대속도가 일정하지 않다는 것은 완벽하게 증명 됩니다.


진공에서의 빛의 절대적인 속도는 일정할 수 있습니다. 그러나 진공에서도 빛의 상대속도는 일정할 수가 없습니다. 이것은 논리적으로나 실험적인 것으로도 쉽게 확인할 수 있습니다.


따라서 특수 상대성 이론의 가정2 모든 관성계에서 빛의 상대속도는 일정하다. ' 는 것은 틀렸습니다. 감사합니다.

1, 상대성 이론의 가정1

1. 특수 상대성 이론 가정1 : 모든 관성계에서 모든 물리법칙은 같다. 이것은 갈릴레이 상대성 원리를 말하는 것입니다. 에너지의 출입이 없는 일정한 속도로 움직이는 관성계에서 모든 물리법칙 (물리법칙은 뉴턴의 물리법칙, 1. 관성의 법칙 , 2. 가속도의 법칙, 3. 작용과 반작용의 법칙)들이 모두 성립한다는 가정입니다. 반론 => 마이컬슨과 몰리의 실험에서 빛은 그렇지 않다는 것이 실험으로 증명 되었습니다.        => 아인슈타인은 마이컬슨과 몰리의 실험을 잘못 해석 했습니다. 물론 아인슈타인 이전의 피츠제널드와 로렌츠의 이론이 잘못 되었는데, 아인슈타인이 그것을 그대로 카피하여 틀린 가설을 가정1로 사용하였습니다. 나의 생각 => 모든 관성계에서 물리법칙은 같다는 것은 뉴턴의 법칙을 말합니다. 뉴턴의 법칙은 중력에 관한 법칙입니다. 관성은 중력의 또 다른 표현일 뿐입니다. 가속도는 관성력의 또 다른 표현 입니다. 작용-반작용 이라는 것도 사실 같은 힘을 다른 말로 표현한 것입니다. 따라서 뉴턴의 법칙은 만유인력의 법칙을 말합니다. 만류인력의 법칙은 질량을 가진 물질에만 적용 됩니다.  => 빛은 질량이 없습니다. 물질이 아닌 에너지장(에너지) 입니다. 따라서 물질에만 적용되는 뉴턴의 법칙은 빛에 적용할 수 없습니다. 즉, 빛은 만류인력의 법칙 ( 중력의 법칙)에 적요 되지 않습니다. 결론 => 빛은 특수 상대성 이론의 가정1. 모든 관성계에서 모든 물리법칙은 같다. 에 적용 되지 않습니다.  따라서 특수 상대성 이론의 가정1은 틀렸습니다. 도서출판 : 지식과감성# - 아인슈타인의 상대성 이론은 틀렸다. 여기에 자세한 내용이 있습니다. 감사합니다.

아인슈타인의 상대성 이론은 틀렸다. 3

생뚱맞은 이라는 빛에너지 방정식'은 무엇인가?


빛에너지의 근원은 전자의 진동에 있다. 전자기파의 발생은 전자의 진동으로부터 나온다. 그래서 빛에너지의 근원은 전자의 진동이다.

전자가 진동한다는 것은 전자의 가속운동이다. 가속운동은 에너지가 계속적으로 추가 된다는 뜻이다. 전자가 진동한다는 것은 전자의 속도가 0[m/s] ~ V[m/s]로, 다시 V[m/s]~0[m/s]로 반복운동한다는 것이다. 그럼 전자의 최고속도 V[m/s]는 과연 얼마일까?

도선에서 전류가 빛의 속도로 흐른다는 것은 널리 알려진 사실이다. 이 사실로 부터 전자의 평균속도가 빛의 속도라는 것을 알 수 있다. 진공에서의 빛의 속도를 c라고 한다면,

1/2주기 동안의 전자의 평균속도,   Vag(평균속도)={(최고속도+최저속도)/2} =c 로 부터

 

가 된다.

전자의 최고속도 2c=6억m/s , 최저속도 0m/s 를 이용하여 전자의 가속도 a를 구하면,

가속도 a=(최고속도-최저속도)/시간 ,    T 주기, f 주파수                                                                

                          

, 가 된다.

 

따라서 전자진동의 1/2주기 동안의 힘  F=ma를 이용하여 구하면 다음과 같다.

 

,  파장 , 1/2주기 거리

 

전자진동의 1/2주기 동안의 에너지

 

이므로  

 

따라서 1주기 동안의 에너지는 

 이 된다.



 

이것이 전자의 진동에너지이다 .

 

전자기파는 전자의 진동에 수직한 편면에 방사되므로,

 

한점에서의 전자기파의 에너지는 ,

이다.



 

이 방정식이 내가 만든 빛의 에너지 방정식이다.

 

여기서 m은 전자의 질량, r은 빛이 발현시점으로부터 전파된 거리이다.

 

당연히 c는 진공중에서의 빛의 속도이다.

 

빛의 발현시점으로 부터 거리가 0.6366m 정도에서는 빛의 에너지는

 

이 되어 포인팅의 정리에 의하여 출연한



 

 방정식이 실험에 의하여 앙리 푸앙카레가 발표한 방정식과 같은 방정식이 된다.

 

이 방정식을 아인슈타인은 어떤 연유에서 나온지도 모르고 질량=에너지 등가 방정식이라고 말한 것이다. 역사를 알면 조금 더 이해하기 쉽다.

 

*** 3월 출간 http://book.naver.com/bookdb/book_detail.nhn?bid=10363473