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.
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.
댓글 없음:
댓글 쓰기