안녕하세요?
지하철공사에서 기관사로 근무하는 백진태입니다.
이번 글에서는,
쌍둥이 역리에 대해서 질문이 있습니다.
그 전에 마이켈슨-몰리실험에 대한 몇 말씀드립니다.
마이켈슨-몰리실험의 중요성은,
"물론 마이켈슨이 어떤 효과를 발견하였다고 한다면
상대성이론은 틀린 것이라고 간단히 말 할 수 있다."
[아인슈타인 1. 장회익역. 전파과학사. 1993. p.90]
라는 글에서도 알 수 있듯이,
특수 상대성이론에 결정적인 영향을 주기 때문입니다.
아인슈타인의 상대성이론은,
에테르라는 빛의 전달 매질을 전제로 하지 않는다고 해서,
학생들은 뚜렷한 이유도 모른 채,
"에테르"를 부정하는 법부터 배우고 있습니다.
왜? 마이켈슨-몰리의 실험이 상대론에 결정적인 영향을 주는지 봅니다.
첫째는, 상대성이론의 근본적 개념이,
우주에 충만하여 절대 정지해 있을 것이라고 생각하였던,
에테르가 마이켈슨-몰리의 실험에 의해 부정되었던 것이며,
그래서 상대성운동을 나타내는 글 중 상대성이론이란 것은,
"모든 운동"은 상대적인 것이다(그러므로 상대성이론이라는 명칭이 붙어 있다).
절대운동이라는 것은 결코 취급할 수 없다."
라는 내용이 있게 된 것입니다.
마이켈슨-몰리실험의 오류를 알게 되면,
우주적 기준계인 에테르가 존재한다는 것이 되고,
그렇게 되면 "상대성이론"은 존재 가치가 없게 되는 것입니다.
둘째는, 광속일정에 대한 증명의 문제입니다.
고등학교 책에도 나와있는 "광속도 불변의 원리"라는 내용을 보면,
"빛의 속도는 움직이는 물체에서 나온 빛이나 정지하고 있는 광원에서
나온 빛이나 관측자의 운동 상태에 관계없이 항상 일정한 값을 갖는다."
라고 합니다.
<빛과 관측자의 운동 상태>에 무관한 것은,
마이켈슨-몰리실험에서 증명된 것이기 때문에,
그들 실험의 오류는 곧 상대성이론의 종말로 이어지는 것입니다.
이것이 장회익님의 말씀인
"물론 마이켈슨이 어떤 효과를 발견하였다고 한다면
상대성이론은 틀린 것이라고 간단히 말 할 수 있다."
[아인슈타인 1. 장회익역. 전파과학사. 1993. p.90]
의 원인이 됩니다.
그만큼 중요한 것이 마이켈슨-몰리의 실험이고,
[지구는 대기로 둘러싸여 있다]는 것을 알게 되면,
마이켈슨-몰리실험의 수정된 방법을 알게 되고,
수정된 방법으로 실험해서 간섭무늬의 이동이 관찰됩니다.
참고하시기 바랍니다.
이제 본래의 질문을 드리겠습니다.
이곳 설명의 내용 중,
"그러나 이에 대하여 사사건건 상대론에 대하여 시비를 거는 일종의 절대론자는 상대성 원리의 가설을 동원하여 이에 대한 모순점을 지적하였다. 즉 속도가 두 계에 대하여 상대적이라면 지구에 남겨진 쌍둥이 형제 (A라고 하자)가 정지해 있고, 다는 형제 (B라 하자)가 움직였다고 생각하는 것과 마찬가지로 B가 정지해 있고, A가 같은 속력으로 움직였다고 생각할 수 도 있지 않겠는가? A의 입장이나 B의 입장이 전적으로 대등하므로 둘이 지구상에서 다시 만났을 때 서로 나이가 같아야 하고 따라서 상대론은 자가당착적인 모순을 내포하는 틀린 이론이라는 것이다.
이 문제는 A와 B의 입장이 비대칭적이라는 것을 생각한다면 해결이 된다. B는 지구로 되돌아 오기 위해서 등속으로 멀어지는 쪽으로 운행하는 관성기준틀을 버리고 지구 쪽으로 같은 속력으로 달려오는 새로운 기준틀로 갈아타게 된다. 따라서 지구에 대하여 정지하고 있는 기준계에 고정된 채로 있는 A와는 입장이 같지 않는 것이다. 상대론에서의 상대성 원리는 오직 관성기준틀 사이에만 적용되는 것이기 때문이다. 이러한 점에서 이를 역설(paradox), 즉 모순처럼 보이지만 노자의 "도를 도라고 하면 도가 아니다" 라는 말처럼 진리를 담고 있는 것이다. 아직까지도 이 쌍둥이 역설을 비롯하여 다른 모순을 지적하는 물리학자나 철학자들이 남아 있으나 지금까지의 모든 실험에서 상대론은 철저하게 검증이 되었고 오히려 새로운 이론이 나왔을 때 상대론에 부합되느나를 따지는 것이 이 새 이론의 정당성을 확인하는 수단이 되고 있을 정도가 되었다. "
쌍둥이역리를 이야기하거나 증명을 하면,
상대론자들은 결국 일반상대성이론을 핑계로 삼는 경우가 많습니다.
이것은 상대성이론을 완벽하게 이해한다면,
무엇이 문제인지를 알 수 있는 것인데,
아마도 지구상에서 이를 완벽하게 이해한 사람은 어쩌면 저 혼자일 것입니다.
믿지 않으셔도 할 수 없지만....
이제 질문을 드릴께요.
<1> 쌍둥이역리가 발생되는 수식적 근거는 무엇이라고 생각하시는지요?
<2> 일반상대성이론에 의한 시간팽창식은,
t=to*(v/c)^2*k
=to*(v/c)^2/sqrt{1-(v/c)^2}
라고 알고 있습니다.
만일 v가 c일 경우 즉, v=c일 경우에 나타날 수 있는 효과는 무엇인지요?
아니면 윗 식이 아닌 다른 식이 있는지요?
물론 이것은 실제로 증명할 수 있기 때문에 드리는 질문입니다.
<3> 혹시 비례상수 k(혹은 감마)의 의미와 그 역할에 대해서 생각해 보셨는지요?
"단순히 비례상수일 뿐이다" 라고 생각하시는지요?
이렇게 질문 드리는 것은,
이곳 관리자님을 곤란하게 하려는 의도가 전혀 아님을 밝힙니다.
저는 영어나 문장력에서 너무 뒤쳐지기 때문에,
또 인터넷의 기능들에 대해 너무 문외한이기 때문에,
외국을 상대로 토론을 하거나,
우리 학생들을 상대로 그림 설명을 하고 싶어도 실력이 달려서 못합니다.
그러다가 이곳 홈페이지를 보고나니까
관리자님께 도움을 청하고 싶은 욕심에 이러한 질문을 드리는 것입니다.
혹시 관리자님께서는,
제 보잘 것 없는 실력에 대해 도움을 주실 수 없는지요?
도움을 주실 수 있다면,
찾아 뵙고싶습니다.
내내 건강하시고 항상 즐거운 시간 되시기를.....
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님이
남겨주셨습니다.
[Re]쌍둥이역리에 대한 의문