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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