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.