3편 시작하겠습니다.
--- About Blackholes 3-1
이번에는 아인슈타인의 '상대성 이론'으로 부터 시작해보자. 사실 중, 고등학교 시절의 과학 수업(혹은 물리수업이거나) 등에서 뉴턴의 중력 법칙은 귀에 딱지가 앉을 정도로 지겹게 들어왔다. '프린키피아'라는 그 유명한 뉴턴의 저서의 가장 핵심이 되는 내용이 바로 이 '중력'에 대한 내용이다. 질량이 있는 모든 물체들 사이에는 '중력'이라는 힘이 작용하는 데 그 크기는 각 물체의 질량에 비례하고 거리의 제곱에 반비례 한다 - 라는 것인데, 이 중력법칙을 태양계의 행성들의 움직임이나, 달의 움직임이나 아무튼 닥치는데로 적용해보아도 절대로 틀리지 않는 그야말로 퍼펙트한 이론이었던 것이다.(당시 관측장비 기준으로) 게다가 아인슈타인의 '특수 상대성 이론'의 도래로 뉴턴 법칙의 오류가 발견했음에도 불구하고 그 효용성이 그다지 줄어들지도 않았다. 대부분의 물체들은 광속에 비하면 보잘것 없을 정도로 속도가 낮아서 뉴턴의 이론을 그냥 적용해도 정확도가 99.999...%는 되어 버리는 것이다. 그렇기에 우리는 300살도 넘게 먹으신 뉴턴 할아버지의 이론을 여전히 낑낑대면서 배우고 있는 것이다.
아무튼 그 대단한 뉴턴의 이론이다. 그런데 중학교나 고등학교 때 뉴턴의 이론을 배우면서 우리가 쉽게 간과하고 넘어가는 질문이 있다. 상대성이론 같은 머리 아픈 이론을 굳이 꺼내들지 않더라도 이것은 누구라도 당연히 가져야 할 당연한 의문이다. 하지만 사실 그저 '공부하고 외우는게' 너무나도 중요시 되다보니 이러한 의문을 쉽게 무시하고 지나쳐 버린다.(나 또한 마찬가지였다) 뉴턴의 법칙은 대단히 간결하고 아름답다. 우주를 지배하는 4가지 힘 중 하나인 중력에 대한 특징 - '질량'에 비례, 거리의 제곱에 반비례' - 이 간결한 식으로 나타내짐을 이야기하고 있다. 그래. 그건 좋다. 근데 정작 가장 중요한 포인트인 '중력이란게 뭐지?' , '왜 거리의 제곱에 반비례해?' , '그런 힘이 왜 생겼어?' 라는 질문에는 속수 무책이다. 사실 뉴턴의 '프린키피아'의 마지막 부분에는 뉴턴이 이것에 대해 토로해놓은 것이 있다.
'잘 모르겠습니다. 독자 여러분의 판단에 맡깁니다.' 란다. (물론 이런 식으로 말하지는 않았다.)
천재 중의 천재였던 뉴턴이 그만 GG를 선언하고 말았던 것이다. 뉴턴이 남긴 것은 중력'이라는 힘을 응용하는 방법이었을 뿐이다. 절대 그 '근본적인 성질'을 규명했던 것이 아니다. 하지만 사실 생각해보면 그 정도로도 엄청나게 대단한 발전이다. 우리가 컴퓨터를 이용할 때 컴퓨터의 내부 구조와 작동 원리를 완벽하게 꿰뚫고 있지 않다 하더라도 우리가 그것을 조작하여 원하는 작업을 수행하는 데에는 하등의 지장이 없다. 문제가 생길 때는 단 한 가지 경우 뿐이다.
그것은 바로 컴퓨터가 망가졌을 때이다.
수 백년 간 과학 분야 뿐만 아니라 철학, 종교 등 수 많은 분야에서 절대적인 위치를 차지 하던 뉴턴의 중력 법칙이 아인슈타인의 '특수 상대성의 이론'으로 종말을 맞이하였다. 그리고 그것을 대체할 새로운 중력이론을 만들기 위해서는 ‘중력의 근본적인 성질’을 파악하는 것이 중요하다. 이러한 흐름에 발맞추어 먼저 ‘특수 상대성의 이론’이 무엇이고, 또한 이것이 어떻게 뉴턴의 중력 법칙과 충돌을 일으켰는지를 설명하도록 하겠다
아인슈타인이 과학자로써 명성을 드날리기 전에 이미 맥스웰에 의하여 전기와 자기는 하나로 통합되어 전자기장으로써 개념을 확장시켜나가고 있었고, 더불어 모든 전자기파는 항상 동일한 속도로 전달되며 이 속도는 광속과 같다는 사실이 밝혀졌다. (빛의 속도가 일정하다는 것은 빛의 경로가 ‘동일한 매질’ 내라는 것을 전제로 한다)
여기서 우리는 이러한 질문을 던질 수 도 있다. 만일 어떤 관측자 A가 광속으로 달려가고 있다고 하자. 그가 이러한 전자기파 (혹은 광자)를 관측한다면 어떻게 될까? 뉴턴 역학에 따르면 빛의 속도 C 와 관측자 A의 속도 C가 같으므로, 상대속도 원리에 의거하여 서로간의 상대속도는 0이된다. 즉 A가 전자기파를 볼 때 그 전자기파는 정지하고 있는 것으로 보일 것이다. 그러나 사실 ‘멈춰줘 있는 빛’이라는 것은 어디에도 존재하지 않는다. 빛은 관측자 A가 어떠한 속도를 가지고 있는 지에는 전혀 무관하게 항상 광속 C로 관측된다.
뉴턴의 고전 역학과는 완전히 모순되는 이러한 사실에 전 세계의 물리학자들은 골머리를 싸매고 있었다.
좀더 자세히 생각을 해보자. 문제가 되는 것은 빛의 ‘속도’가 뉴턴 역학과는 다르게 언제나 같은 물리량을 나타낸다는 점이다. 그렇다면 ‘속도’라는 건 대체 무엇인가?
속도라는 물리량의 정의는 어떤 물체가 A라는 지점에서 B라는 지점까지 움직일 때 (공간 상의 위치변화가 있을 때) 그 동안 걸리는 시간을 t라고 하면, 움직인 거리를 걸린 시간 t로 나누어준 값을 의미한다. (속도의 단위가 m/s인 것은 이러한 이유에서이다.)
즉, 속도라는 개념은 전적으로 ‘공간’과 ‘시간’의 개념에 종속된다. 그렇다면 이러한 모순이 존재하는 것은 ‘공간’과 ‘시간’의 개념 자체에 무엇인가 문제가 있는 것은 아닐까? 그리고 실제로 문제가 있었다는 것이 뉴턴의 특수 상대성 이론의 핵심이다.
우리가 경험적으로 혹은 일상적으로 알고 있던 ‘공간’과 ‘시간’의 개념은 틀린 것이며, 그것을 대대적으로 수정해야 한다는 것.
일단은 ‘상대성’이라는 의미부터 시작하여 보자. 우리가 기차를 타고 여행을 가는 중이라고 하자. 가속을 하여 시속 120km/h에 도착한 후로 기차는 속도를 적절히 유지하여 계속 120km/h의 등속도로 달리고 있다. 이때 우리가 창 밖을 내다 보면서 ‘아~, 우리 기차가 잘 달리고 있구나’ 라고 알 수 있는 것은 상대적으로 정지하여 있는 바깥 풍경이 뒤로 휙휙 스치고 지나가기 때문이다. 그런데 만일 ‘은하철도 999’와 같은 열차라서 우리의 열차가 주변공간이라고는 별 한 쪼가리도 없는 완전한 어둠의 세계를 달리고 있다고 하자. 여전히 열차는 등속도 120km/h를 유지하고 있다고 하자. 하지만 그 사실을 모르는 우리는 열심히 창 밖을 내다보며 우리 열차가 달리고 있는 건지를 확인하려고 애써보지만, 알 수가 없다. 만일 이 상태에서 우리 옆을 스쳐 지나가는 열차를 보았다고 하자. 그러나 관찰자 입장에서는 저 기차와 우리 기차 사이의 상대속도를 예상할 수는 있어도, ‘우리 기차’가 달린 건지 아니면 ‘상대편 기차’가 달린 건지, 아니면 ‘두 기차’가 전부 달렸는지에 대한 여부를 알 수 있는 방법이 존재하지 않는다. 즉, 절대 등속운동이라는 개념은 존재하지가 않는다라는 것이다. 상대적인 등속운동 만이 물리적인 의미를 가진다. 이 것에 대한 개념을 확장해 보면 비행기에 탄채로 실험을 진행하는 A와 지상에 멈춰있는 채로 연구하는 B가 있다고 했을 때, 이것은 A가 멈춰있고 B가 지상에서 초고속으로 달리고 있다고 말하는 것과 완전히 물리적으로 동등하다.
즉, 두 사람의 ‘물리적인 조건’이 완전히 동등하다는 것이다. 그래서 두 사람이 구한 어떠한 물리법칙도 동등해야 한다는 것 – 이것이 ‘상대성 원리’이다.
이 ‘상대성 원리’와 위에서 말한 ‘속도’의 개념을 적절히 조합하여 다시 생각해보자.
달리는 기차의 한 가운데에 광원을 놔두고 그 양 옆으로 같은 거리에 검출기 2개를 설치했다고 생각해보자.
--------- || 검출기 A----20m---- ( 광 원 )----20m---- 검출기 B || ----------
기차가 달리는 방향 (등속도로 120km/h)
광원은 현재 스위치를 off 로 해놓은 상태이다. 광원의 스위치를 on으로 하는 순간 광원에서는 광자(photon)이 방출되어 사방으로 날아가 검출기 A와 검출기 B에 부딪히게 될 것이다. 각 검출기에서는 광자가 검출기에 닿는 순간 “삑!” 이라는 소리를 내게 되어 있다. 당신 alpha는 ‘절대적인 등속운동’이라는 것이 존재하지 않으므로 지금 기차가 120km/h로 달린다는 것은 지면에 대한 상대적인 운동일 뿐이고, 물리적으로는 기차는 정지하여있고 바닥이 기차 뒤로 120km/h 달리는 것과 완전히 같다는 것을 알고 있다. 그러므로 당신은 광원의 스위치를 누르면 검출기 A와 B에서 동시에 삑! 하는 소리가 들리리라고 예상하고 있다.
당신은 조심스럽게 광원의 스위치를 on으로 돌렸다. 그러자 동시에 ‘삑!’ 하는 소리가 울렸다.
당신은 예상대로인 실험 결과에 만족해 하며 레포트를 작성했다.
그러나 우연히도 당신의 실험 중에 기차 옆 철길을 천천히 산책하던 사람 Beta이 있었다. 그 사람은 달려가던 기차에서 갑자기 “삑” , “삑” 하는 소리가 연달아 두 번 들리는 것에 고개를 갸웃하곤 그저 무심코 지나쳐갔다.
정리해보자.
1) 기차 안의 관찰자에게는 빛이 똑같이 20m를 날아가서 검출기에 닿았으므로 당연히 소리가 동시에 날 것이라 예측했고, 또 실제로도 그런 결과가 나왔다.
2) 기차 밖의 관찰자에게는 기차가 달리고 있으므로 검출기 A는 기차가 달리는 방향과 광원에서 나온 광자의 방향이 일치하므로 거리가 멀어지는 효과가 나서 검출기 까지 도달하는데 오랜 시간이 걸리고, 검출기 B는 기차가 달리는 방향과 광자의 진행 방향이 반대이므로, 검출기 까지 도달하는데 짧은 시간이 걸린다. 그림으로 그려보면 다음과 같다.
Case 1) 검출기 A 광원에서 나온 입자
검출기가 도망가고 있으므로 거리가 멀어져서 따라잡는데 추가적인 시간 소요
Case 2) 광원 검출기 B
검출기가 돌격해 오고 있으므로 거리가 짧아져서 따라잡는데 필요한 시간 감소
오. 이런 제길.
똑 같은 실험인데 alpha와 beta는 완전히 상반되는 결과를 얻었다. 그런데 누가 맞고 누가 틀린 거지? 머리를 싸매도 두 사람의 주장을 신중히 고찰 해 보았지만 두 사람의 주장 모두 틀린 점이 ‘전혀’ 없다.
결국 우리는 이런 어처구니 없는 결론을 내려야 한다. ‘서로에 대해 상대적 등속운동 상태에 있는 관찰자A와 B가 있다고 했을 때 - A가 동시라고 관측한 사건은 절대 B에게 있어서는 동시가 아니다’
…. 분노로 모니터를 때리고 싶어지더라도 참아주시길 부탁드린다.
(사실 내가 이걸 처음 배웠을 때 머릿속에 떠오른 영상은 물리학 강의실 한 켠에 커다랗게 걸려있던 혀를 길게 내밀며 ‘메롱’을 날리던 아인슈타인의 사진이었다. - 제길 )
그리고 두 관찰자 사이의 속도차이가 커지면 커질수록 이러한 ‘사건의 괴리’는 더더욱 커지게 된다.
이제는 ‘시간’의 개념을 다시 한번 고찰해 보도록 하자. ‘시간’이라는 것은 무엇인가?
한컴사전을 돌려보았다.
시ː간(屍姦)【명사】【~하다|자동사】 시체를 간음함.
시ː간(屍諫)【명사】【~하다|자동사】 죽음을 무릅쓰고 임금에게 간언(諫言)함.
시간(時間)【一】【명사】
1. 어떤 시각과 시각과의 사이.
2. 시각.
3. 어떤 행동을 할 틈. 어떤 일을 하기로 정해진 동안.
4. 『철』 과거·현재·미래가 무한하게 연속하는 것. ↔공간.
…위의 2개는 무시하고 아래쪽의 정의에 신경을 집중해보자.
‘어떤 시각과 시각의 사이라고 한다.’ 그럼 시각은 뭔가요?
시각(時刻)【명사】
1. 시간의 한 점.
시간을 시각을 이용하여 설명하고서 정작 시각은 시간을 이용하여 설명하고 있다.
사실 ‘시간’을 정의한 다는 것은 쉬운 일이 아니다. 좀더 현실 적으로 ‘시계로 측정되는 시간’이라고 해보자. (이것도 시간이라는 단어가 들어가지만 그냥 넘어가자 – 어디까지나 목적은 시간 역시 절대적이 아님을 설명하기 위함이다)
대부호의 왼손에서 번쩍번쩍 빛나는 롤렉스 시계나, 입대전 306앞에서 대충 산 만냥 짜리 싸구려 시계나 우리는 그 시계가 하루가 지나고 1달이 지나고 1년이 지나도 두 시계가 동일한 시각을 가리키고 있으리라고 믿는다. (기계적인 결함이 없다는 가정하에) 그러나 어떠한 조건 하에서도 두 시계는 과연 완전히 같은 시각을 가리키고 있을 것인가?
그런데 고찰하기에 시계는 워낙 기계적으로 복잡하니까 단순화 된 시계를 이용하여 생각해보자. 어떠한 조건 하에서도 빛의 속도가 항상 같음을 알고 있으니, 이런 시계를 생각해보자.
-------------------- 거울
↑(진행방향)
○ (광자)
-------------------- 거울
광자는 두 거울 사이를 무한히 왕복할 것이다. 거울 사이의 거리를 알고 있고, 광속 C를 알고 있으니 우리는 새롭게 시간을 정의하여 광자가 두 거울 사이를 10억번 왕복했을 때 1초라고 해보자.
우리는 이러한 광자시계 2개를 가지고 간단한 실험을 하기로 했다.
-------------------- 거울
↑(진행방향) A 시계
○ (광자)
-------------------- 거울
(수평방향 운동 없음)
-------------------- 거울
↑(진행방향) B 시계
○ (광자)
-------------------- 거울
(수평방향으로 등속운동)
정지해 있는 시계를 A, 움직이는 시계를 B라고 하자.(움직임의 기준은 시계가 놓여있는 테이블이라고 하자) 두 시계의 1초는 동일할까?
우선 A는 별 특이할 것이 없다. 그저 광자는 위 아래 거울을 10억번 왕복하고 1초가 지나간다. 진행경로는 오로지 수직으로 거울 사이의 거리만큼만 이동한다.
B를 한번 살펴보도록 하자.
--------------- 거울 --------------- ---------------
○
○
○
--------------- 거울 --------------- ---------------
============================== 테이블 =================================
B는 수평으로 움직이고 있으므로 우리가 광자의 이동경로를 볼 때 광자는 수직방향 뿐만 아니라 수평방향으로도 같이 움직이고 있다. 즉, 광자가 10억회 거울을 왕복할 때 광자는 수평으로도 어느정도 움직이고 있는 것이다. 그렇다면 광자의 속도는 C로 일정한데, 광자의
이동거리는 늘어났다. 즉 이 B 시계가 10억회 반복하여 지나간 1초는 A시계의 1초보다 더 길다.
즉, 움직이는 시계의 1초는 정지한 시계의 1초보다 길다. 그러나 우리는 상대성 법칙에 의거하여 A 정지 B 등속도 움직임 = A 등속도 움직임 B 정지 로 이해하는데에 있어 아무런 문제도 없음을 알고 있다. 즉, A시계의 주인이 B시계의 주인을 보면 아.. B시계는 느리게 가는구나 라고 생각하고, B시계의 주인이 A시계의 주인을 보면 아 A시계가 느리게 가는구나 라고 생각하게 된다.
즉, ‘서로에 대해 등속도 운동하는 관찰자에 대해 서로 상대의 시간이 느리게 가는 것으로 보이게 된다.’ 라는 것이다. 속도가 커지면 커질수록 시간은 더욱 더 느리게 가게 된다. 하하
당신은 지금 가슴 아픈 사랑을 하는 중이다. 사랑하는 여인이 1초후면 죽게 된다. 당신은 사랑하는 여인을 이렇게 보내기는 싫어! 라고 외치며 사랑하는 여인을 ‘초 울트라 스페셜 우주선’에 태웠다. 광속의 99.99999999999% 로 달릴 수 있는 이 우주선에 태워 자신의 주위를 뱅글~뱅글~ 돌게 했다. 그 결과 자신의 시간 스케일로 1초후면 죽었을 것임에 분명한 당신의 애인은 광속에 가까울 정도로 빠른 속도에 힘입어 당신의 관측하기에 당신의 여인의 시간은 대단히 느리게 흘러가는 중이다. 그래서 여기에서 1초가 지났음에도 우주선 안의 당신의 여인의 시간은 아직 1초가 지나지 않아 애인은 아직도 생존해있다. 당신은 ‘서로가 사랑할 수 있는 시간’이 늘어난 것에 기쁨에 눈물을 주르륵 흘렸다. 자. 이것은 어디까지나 ‘당신’의 시점이다. 1초 후면 죽게 되는 여인의 시점에서 살펴보도록 하자. 여인은 사랑하는 남자의 손길에 떠밀려 어쩔 수 없이 우주선에 탑승했다. 우주선은 금세 99.999999999% 까지 가속하였다. 그리고 여인이 채 정신을 수습하기도 전에 1초가 ‘띡’ 지나서 여인은 죽었다. 끝.
즉, 시간이 느리게 간다는 것은 자신은 그대로 인데 주변 시간만이 느리게 간다는 의미가 아니라, 사람의 ‘생체 시계’를 비롯한 모든 사물과 물질의 시간이 똑같이 느려지므로 당사자에게는 아무런 변화도 없다.
아무튼 우리는 이제 ‘서로에 대해 등속도 운동하는 관찰자에 대해 서로 상대의 시간이 느리게 가는 것으로 보이게 된다.’ 는 사실을 이해했다. 이것을 그대로 공간에 적용하여 보자.
여기 자동차가 한 대 있다. A라는 관찰자는 조심스레 다가가서 줄자를 이용하여 자동차의 길이를 재었다. 자동차와 A는 서로에게 완전히 정지되어 있는 상태이므로 복잡하게 상대성 이론을 적용할 필요가 없다. 재어 보니 대략 5m라는 결과가 나왔다. A는 고개를 끄덕이며 그 결과를 노트에 기입했다.
그리고 A는 골인 지점으로 이동하여 초시계를 들었다. 앞 끝이 초시계를 통과하는 순간에 초시계를 가동시켜, 뒷 범퍼가 지나가는 순간 초시계를 정지시키면 통과소요시간을 알 수 있게 된다. (A의 신경전달에 소요되는 시간은 0이라고 하자) 이 시간에 자동차의 속도를 곱한다면 자동차의 길이를 잴 수 있게 된다. A는 물론 이 결과가 자신이 재었던 5m와 같으리라는 점에 전혀 의심하지 않고 있다. 자동차는 신속하게 가속하여 등속도로 달리기 시작했다.
자, 방금 전 자동차와 A가 서로에 대해 정지했었던 것 과는 달리 이제 A와 자동차는 서로에게 상대 등속운동을 하고 있는 상태이다. 그리고 우리는 이런 상태일 때 서로 상대의 시간이 느리게 간다는 것을 알고 있다. 이제 자동차의 입장에서는 A의 시계가 평소보다 느리게 가는 것으로 보인다. 그에 따라 통과소요시간은 짧아지게 되고 자동차의 길이 = 통과소요시간 X 자동차의 속도 로 계산해보면 자동차의 길이는 5m보다 짧아지게 된다.
정리 해보면 관찰자의 입장에서 달리는 자동차는 정지한 자동차보다 짧아 보인다.
“움직이는 물체는 시간도 느리게 가고 길이도 짧아진다.”
이상이 바로 아인슈타인의 ‘특수 상대성 이론’이다.
하지만 이 내용을 좀더 우아하게 서술하여 보자.
일반적으로 우리는 우리가 3차원의 세계에 살고 있다고 말한다. X축, y축으로 평면을 구성하고, 그곳에 높이 차원인 z축을 이용하여, 입체적인 세상. 즉 3차원의 세계가 완성이 된다.
그러나 과연 이게 옳은 말일까? 예를 들어 혜화역 4번 출구 앞에서 친구와 만날 약속을 정했다고 하자. 혜화역 4번 출구 앞은 대단히 구체적인 정보로써 3차원의 데이터는 전부 포함되어 있다. 즉, x,y,z의 3개 차원이 전부 정해져 있다. 그럼 친구와 당신은 과연 만날 수 있을 것 인가? 당신이 혜화역 4번 출구 앞에서 아무리 기다려도 ‘시간’이 정해지지 않은 이상에야 친구가 지금 당장이라도 나타날지 아니면 100년후에 나타날지는 전혀 알 수 가 없는 것이다. 즉, 하나의 사건을 정의하려면 공간 정보와 추가적으로 ‘시간’에 대한 데이터가 필요한 것이다.
이것은 우리가 사는 세계가 공간의 3차원과 추가로 시간의 1차원으로 이루어져 있다고 말할 수도 있는 것이다. (초끈 이론에서는 이 세계가 4차원이 아니라 10차원이나 혹은 11차원이라고 이야기 한다. 초끈이론은 기회가 된다면 다루어 볼 예정이다.)
그래서 이렇게 된 바에야 굳이 공간과 시간을 분리할 필요성도 못 느낀 아인슈타인은 ‘시공간(spacetime)’이라는 개념을 만들어내며 동시에 특수 상대성 이론을 이와 같이 바꾼다.
“움직이는 물체의 시간은 느리게 가고 길이가 짧아진다”
“모든 물체는 시공간 안에서 항상 빛의 속도로 움직인다”
좀더 자세히 설명하자면 광속 C라는 정해진 파라메터를 x축, y푹, z축, 그리고 시간 축에 골고루 분배하여 총 합산이 C가 되면 된다는 이야기이다. (이것은 마치 온라인 게임을 할 때 캐릭터에게 스탯을 분배해 주는 것과 마찬가지이다. 당신이 원한다면 5의 스탯을 전부 힘에 투자할 수도 덱스에 투자할 수도 어질에 투자 할수도 골고루 투자할 수도 있다. 하지만 절대 그 총합이 6을 넘을 수는 없다.)
우리가 현실에서 경험하는 속도는 대부분 C에 비해서 턱없이 모자란다. 즉, 대부분의 C가 시간 축으로 할당되어 있다는 이야기이다. 만일 우리가 C중 많은 부분을 x,y,z의 공간축으로 투자한다면 – 즉 우리의 이동 속도가 빠르다면 시간 축에는 상대적으로 적은 양의 C가 들어갈 테니 시간은 느려지게 된다.
(새삼스럽지만 아인슈타인은 정말 천재인 것 같다. 대단하지 않은가?)
자 그럼 여기서 빛을 생각해 보자. 빛의 속도는 C이다. 즉, 빛에 해당된 총 패러미터 C를 몽땅 속도에 투자해 버린 것이다. 빛에게 있어서 시간 축에 투자할 패러미터 따위 1도 남아있지 않다. 그래서 빛에게는 시간의 흐름이라는 개념이 없다. 우주 탄생 후 150억년이 지난 지금도 광자가 생성 당시의 광자가 존재하는 것은 당연하다. 왜냐면 절대 광자는 나이를 먹지 않으니까.(물론 우리 기준으로)
자. 여기서 빛의 속도가 어떠한 관찰자에게도 C인 이유가 이해되리라 본다. 광자는 모든 패러미터를 속도에 투자하고 시간은 정지하여 있다. 그렇다면 광자의 입장에서 우리를 볼 때(물론 관측이 불가능하지만 사고실험이라 생각하자) 우리의 시간은 정지하여 있을 것이므로, 우리의 속도가 몇인지는 아무런 의미도 없다. 그냥 광속으로 보이겠지.
이상으로 특수 상대성 이론을 마친다.
본래는 3편으로 마무리 지으려고 했으나, 서론이 너무나 길어져 버려서
본의 아니게 3편을 다시 작게 나누어서 적게 되었습니다.
이번은 아인슈타인의 특수상대성 이론을 다루었습니다.
그래서 이 특수 상대성 이론이 어떻게 뉴턴의 중력 이론과 충돌하는지를 이야기 하고
그 과정에서 생겨난 일반 상대성 이론으로 형성된 새로운 중력 이론을 소개하고 그것을 바탕으로 블랙홀의 ‘특이점’에 대하여 이야기 해볼까 합니다.
읽느라 수고 많으셨습니다.
지적과 첨삭 감사히 받겠습니다.