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.


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