안녕하십니까? 김 영식입니다.
'절대성이론’의 ‘7. 관성계와 좌표계의 비연계성’을 올립니다.
진정한 의미의 물리학을 연구하시는 분들에게 도움이 되기를 바랍니다.
7. 관성계와 좌표계의 비연계성
아인슈타인의 상대성이론은 운동 관측자가 독립적 좌표계를 갖는다는 전제조건의 가정에서 출발된 주장이다. 즉 상대성이론의 주장은 운동 관측자에게 독립적 좌표계를 설정하는 논리로 구성되었다. 그러나 운동 관측자에게 독립적 좌표계를 설정한 상대성이론의 주장은 심각한 논리적 결함을 갖는다. 여기에서 상대성이론의 주장이 논리적 결함을 갖는 이유는, 관성계의 기반이 없는 질점의 운동 관측자와 운동 물체에게 우주 규모의 독립적 좌표계를 설정하였기 때문이다.
갈릴레이의 상대성원리와 아인슈타인의 상대성이론이 도입되는 최초의 과정에서는, 관성계의 위상과 좌표계의 위상이 동일하게 일치되는 조건을 전제하였다. 즉 등속도로 운동하는 기차(선박)의 관성계에 대해 독립적 좌표계를 설정하였다. 여기에서 관성계와 좌표계의 일체적 연계성은 필수적 전제조건이다. 그러므로 관성계가 존재하지 않는 영역에서는 좌표계를 설정할 수 없고, 좌표계는 반드시 관성계의 기반을 가져야 한다. 그러나 아인슈타인의 상대론적 좌표변환식을 유도하는 과정에서는, 관성계의 기반이 없는 허상의 상대적 좌표계(정지 좌표계와 변위 좌표계)를 변칙적으로 적용하였다.
아인슈타인의 상대론적 좌표변환식(로렌츠인수 ϒ)은 허상(허구적 위상)의 상대적 좌표계를 적용하여 비정상적으로 유도되었다. 그러나 상대적 좌표계의 적용으로 유도한 아인슈타인의 상대론적 좌표변환식(로렌츠인수 ϒ)은, 실제의 물리현상과 엄밀하게 일치되는 유효성을 갖는다. 이와 같이 상대적 좌표계의 적용으로 유도한 상대론적 좌표변환식이 유효적으로 활용되는 것은, 이 상대론적 좌표변환식의 완성적 구조에 아인슈타인도 인식하지 못한 미지의 다른 의미가 내포된 것을 암시한다. 즉 상대론적 좌표변환식의 유도과정에서는 아직 밝혀지지 않은 미지의 효과를 두 좌표계 S와 S'의 상대적 변위(S->S')로 오해한 것이다.
상대론적 좌표변환식의 로렌츠인수 ϒ는 비정상적으로 유도되었으나, 이 상대론적 좌표변환식의 로렌츠인수 ϒ가 실제의 상황에서 유효적으로 활용된다. 이와 같이 비정상적으로 유도된 상대론적 좌표변환식의 로렌츠인수 ϒ가 실제의 상황에서 유효적으로 활용되는 것은, 이 로렌츠인수 ϒ의 완성적 형태가 정상적으로 구성되었다는 것을 의미한다. 또한 상대론적 좌표변환식의 로렌츠인수 ϒ를 역산적으로 정리할 경우, 이 역산적 정리의 결과가 C+V의 형태로 귀결된다. 여기에서 로렌츠인수 ϒ의 역산적 정리가 C+V의 형태로 귀결되는 것은, 로렌츠인수 ϒ의 유도가 C+V의 선형적 합산구조로 시작하고, C+V의 선형적 합산구조에 의해 로렌츠인수 ϒ가 유도된 것을 의미한다.
상대론적 좌표변환식(로렌츠인수 ϒ)의 수리적 기초는 C+V의 선형적 합산구조에서 시작되었다. 즉 상대론적 좌표변환식의 로렌츠인수 ϒ는 C+V의 선형적 합산구조로 유도된 의미를 갖는다. 또한 C+V의 선형적 합산구조로 유도한 상대론적 좌표변환식의 로렌츠인수 ϒ가 실제의 상황에서 유효적으로 활용된다. 이와 같이 C+V의 선형적 합산구조로 유도한 로렌츠인수 ϒ가 실제의 상황에서 유효적으로 활용되는 것은, 이 로렌츠인수 ϒ의 유도과정에서 적용한 C+V의 선형적 합산구조가 실체적으로 존립되는 것을 의미한다. 만약 C+V의 선형적 합산구조를 인정하지 않으면, 로렌츠인수 ϒ의 유도가 불가능하다.
상대론적 좌표변환식의 로렌츠인수 ϒ가 C+V의 선형적 합산구조로 유도된 것은, 합산대상의 C와 V가 동일한 배경적 기반을 갖고, 합산대상의 C와 V가 대등한 조건의 입장으로 합산되는 것을 의미한다. 이러한 논리는 합산대상의 C와 V가 하나의 좌표계에서 대등한 조건으로 존재하고, 하나의 좌표계가 합산대상의 C와 V를 포괄(포용)하는 것으로 이해될 수 있다. 즉 C+V의 두 속도가 선형적으로 합산되기 위해서는, C+V의 두 속도보다 더욱 근원적으로 존재하는 하나의 기초적 좌표계가 필요하다. 여기에서 하나의 기초적 좌표계는 절대적 좌표계를 의미한다.
상대론적 좌표변환식의 유도과정에서 C+V의 선형적 합산구조가 적용된 이유는, 합산대상의 두 속도 C와 V는 하나의 절대적 좌표계에서 대등한 조건의 입장으로 공존하기 때문이다. 또한 독립적 요소의 두 속도 C와 V가 선형적 벡터량으로 합성될 경우, 두 속도 C와 V의 가치를 포괄적으로 수용할 수 있도록, 두 속도 C와 V의 배경적 기반에 하나의 절대적 좌표계(기준계)가 설정되어야 한다. 그러므로 C'=C+V의 선형적 합산구조로 유도한 상대론적 좌표변환식의 로렌츠인수 ϒ는 하나의 절대적 좌표계에서 성립된 의미를 갖는다.
일반적 논리의 관점에서 관측자와 물체는 공간적 부피가 없는 하나의 질점으로 간주된다, 이러한 질점의 관측자와 물체는 고유의 관성계를 독립적으로 가질 수 없고, 관성계를 갖지 않는 질점의 관측자와 물체에게 우주 규모의 독립적 좌표계가 설정될 수 없다. 또한 질점의 운동 관측자와 운동 물체는 우주공간의 조직체제(좌표계)를 투과적으로 관통하고, 우주공간의 조직체제를 투과적으로 관통한 질점의 운동 관측자와 운동 물체는 고유의 좌표계를 가질 수 없다. 만약 상대성이론의 주장처럼 질점의 운동 관측자와 운동 물체에게 독립적 좌표계를 설정할 경우, 이 운동 관측자와 운동 물체에게 설정한 독립적 좌표계는 허구적 위상을 갖고, 허구적 위상의 좌표계는 실천적 활용의 가치가 없다.
일반적 우주공간에서 질점의 관측자가 정지상황을 유지할 경우, 이 질점의 정지 관측자에게 독립적 좌표계를 변칙적으로 설정하는 것이 가능하다. 왜냐하면 일반적 우주공간의 조직체제(일종의 관성계)가 고유의 좌표계를 갖고, 이 우주공간의 좌표계에 대해 관측자가 정지상황으로 존재하기 때문이다. 이와 같이 우주공간의 좌표계에서 질점의 관측자가 정지상황으로 존재하는 것은, 이 정지 관측자가 좌표축의 0점에서 존재하는 것을 의미한다. 그러므로 상대성이론의 주장처럼 정지 관측자에게 관측자 중심의 독립적 좌표계를 변칙적으로 설정하더라도, 이 관측자 중심의 변칙적 좌표계는 제한적 조건의 상황에서 유효하게 활용될 수 있다. 즉 정지 관측자에게 변칙적으로 설정한 관측자 중심의 좌표계는 우주공간의 좌표계와 동일한 위상을 갖는다.
일반적 우주공간의 좌표계와 정지 관측자의 좌표계가 동일한 위상을 가지면, 정지 관측자에게 독립적 좌표계를 설정한 상대성이론의 주장이 타당한 것으로 오해될 수 있다. 그러나 일반적 우주공간에서 관측자가 운동할 경우, 이 운동 관측자는 좌표계의 중심적 위치(좌표축의 0점)를 갖지 않고, 운동 관측자에게 독립적 좌표계를 설정할 수 없다. 만약 운동 관측자에게 독립적 좌표계를 설정하면, 이 운동 관측자에게 설정한 좌표계와 우주공간의 좌표계가 각각 다른 위상으로 존립된다.
상대성이론의 주장처럼 일반적 우주공간의 좌표계를 투과적으로 관통하는 질점의 운동 관측자에게 우주 규모의 독립적 좌표계가 설정될 수 없다. 물론 질점의 운동 관측자에게 독립적으로 설정한 우주 규모의 좌표계는, 실천적으로 활용하는 과정에서 반드시 논리적 결함이 표출된다. 즉 질점의 운동 관측자가 관성계의 기반을 가질 수 없고, 관성계의 기반을 갖지 않는 운동 관측자의 좌표계는 허구적 위상이다.
아인슈타인이 주장한 상대성이론의 기본개념은 등속도로 운동하는 기차의 체적이 관성계를 갖는 것으로 인식하고, 이 운동 기차의 관성계에 대해 우주 규모의 독립적 좌표계를 설정하는 논리로 구성되었다. 갈릴레이의 상대성원리와 아인슈타인의 상대성이론이 도입되는 최초의 조건에서, 운동 기차(선박0의 관성계와 좌표계는 반드시 동일한 위상으로 일치되는 것을 전제한다. 그러나 운동 기차의 관성계와 좌표계가 동일한 위상으로 일치되어야 하는 상대성이론의 기본개념은 논리적 결함을 갖는다.
상대성이론의 기본개념이 논리적 결함을 갖는 원인은, 좌표계와 관성계의 용어가 왜곡적 의미로 정의되고, 왜곡적 의미의 좌표계와 관성계가 무분별로 활용되었기 때문이다. 필자의 입장에서는 상대성이론의 관점으로 해석되었던 좌표계와 관성계의 의미를 폐기하고, 이들의 두 용어를 새로운 의미로 정의한다.
일반적 논리의 관점에서 관성계의 본질은 기차나 배와 같은 물체(물질)의 분포영역으로 정의된다. 즉 모든 물체의 분포영역은 소립자의 연계조직으로 구성되고, 이 소립자의 연계조직으로 구성된 물체의 분포영역이 관성계를 갖는다. 그러므로 관성계의 본질은 소립자의 연계조직으로 구성된 물체의 부피를 의미하고, 이 물체의 부피를 벗어난 외부의 영역은 관성계에 포함되지 않는다. 하나의 예로 기차의 관성계는 오직 기차의 체적 내부로 제한되고, 기차의 체적을 벗어난 외부까지 기차의 관성계가 연장될 수 없다.
필자의 주장처럼 기차의 관성계가 기차의 외부까지 연장되지 않으면, 이 운동 기차의 관성계와 동일한 위상을 가져야 하는 운동 기차의 좌표계도 운동 기차의 외부로 연장될 수 없다. 이러한 논리는 운동 기차의 좌표계가 기차의 체적 내부로 제한되고, 운동 기차의 좌표계가 기차의 외부로 연장될 수 없다는 것을 의미한다. 만약 운동 기차의 좌표계에 포함되지 않는 외부의 물리량(기차 외부의 물리량)을 운동 기차의 좌표계로 표현할 경우, 이 운동 기차의 좌표계로 표현하는 과정은 반드시 논리적 결함을 갖는다.
소립자의 연계조직으로 구성된 기차의 체적이 운동하는 것은, 이 기차의 관성계가 이동하는 것을 의미한다. 또한 기차의 관성계(소립자의 연계조직)가 운동할 경우, 이 기차의 관성계를 구성한 모든 소립자의 연계조직은 운동속도에 비례되는 관성운동에너지(관성운동량)를 개별적으로 보존한다. 여기에서 특별히 주의할 점은 운동 기차의 관성계가 소립자의 연계조직으로 구성되었을 뿐이고, 운동 기차의 관성계에 대해 독립적 좌표계가 아직 설정되지 않았다는 부분이다.
아인슈타인의 상대성이론에서 등속도로 운동하는 기차의 관성계가 고유의 좌표계를 갖는 것으로 예단하였으나, 이러한 상대성이론의 성급한 예단은 잠정적으로 무시하겠다. 즉 상대성이론에서는 그동안 운동 기차의 관성계와 좌표계가 반드시 동일한 위상으로 일치되는 것을 주장하였다. 그러나 운동 기차의 관성계와 좌표계는 상황의 조건에 따라서 각각 다른 위상으로 존립될 수 있다. 운동 기차의 관성계가 독립적 좌표계를 갖는지의 여부는, 앞으로의 논의를 통해 결정하겠다. 만약 운동 기차의 관성계가 독립적 좌표계를 갖지 않으면, 상대성이론의 주장이 폐기되어야 한다.
지구의 본체는 일반적 우주공간에서 공전하고, 이 공전운동의 지구는 일반적 우주공간을 관통한다. 그러나 공전운동의 지구 중력장은 일반적 우주공간에 대해 독립적으로 분리된 고유의 관성계와 좌표계를 갖는다. 지구의 중력장이 고유의 관성계와 좌표계를 독립적으로 갖는 원인은, 지구 중력장의 공간적 기반이 중력인자(중력의 원인적 기능)의 전파작용에 의해 광속도의 강한 탄성적 응력을 받고, 광속도의 강한 탄성적 응력을 받는 지구 중력장의 공간적 기반이 고유의 조직체제를 독립적으로 형성하기 때문이다.
일반적 우주공간에 대해 지구의 본체가 공전(운동)할 경우, 지구 중력장의 관성계와 좌표계는 상대성이론의 주장처럼 동일한 위상으로 일치될 수 있다. 여기에서 지구 중력장과 일반적 우주공간은 각각 독립적으로 단절된 고유의 좌표계를 개별적으로 갖는다. 즉 지구 중력장의 좌표계와 일반적 우주공간의 좌표계는 독립적으로 분리된다.
일반적 우주공간에서 등속도의 공전운동이 이루어지는 지구의 중력장은, 일반적 우주공간에 대해 독립적으로 분리된 고유의 관성계와 좌표계를 갖는다. 그러나 일반적 우주공간이나 지구의 중력장 내부에서 기차가 등속도로 운동할 경우, 이 운동 기차의 관성계는 고유의 좌표계를 독립적으로 가질 수 없다. 즉 지구 중력장(또는 일반적 우주공간)의 내부에서 정지 기차의 관성계는 독립적 좌표계를 변칙적으로 가질 수 있으나, 운동 기차의 관성계는 독립적 좌표계를 갖지 않는다.
운동 기차의 관성계가 독립적 좌표계를 갖지 않는 이유는, 이 운동 기차의 관성계가 지구 중력장의 공간적 기반(좌표계)을 투과적으로 관통하기 때문이다. 여기에서 운동 기차의 관성계는 운반형식으로 이동하지 않고, 지구 중력장의 공간계(좌표계)를 유령의 형체처럼 투과적으로 관통한다. 또한 운동 기차의 관성계가 지구 중력장의 공간계(좌표계)를 투과적으로 관통하는 것은, 이 운동 기차의 관성계에서 독립적 좌표계가 설정될 수 없다는 것을 의미한다.
좌표계의 기능은 물체의 운동에너지에 대해 역학적으로 반응하는 대상만이 가질 수 있다. 즉 물체의 운동에너지에 대해 역학적으로 반응하는 대상은 물체의 운동속도를 표현하기 위한 기준적 근거가 되고, 이 물체의 운동속도를 표현하기 위한 기준적 근거에 의해 정형적 좌표계가 구성된다. 왜냐하면 운동에너지의 역학적 반응대상을 통하여 물체의 운동에너지가 운동속도로 전환되고, 운동에너지의 역학적 반응대상으로부터 물체의 운동속도가 발생되기 때문이다.
운동에너지의 역학적 반응대상은 일반적 우주공간의 조직체제(공간적 기반)가 갖는다. 그러므로 물체의 운동속도를 표현하기 위한 기준적 근거에 의해 정형적 좌표계가 구성되고, 이 정형적 좌표계를 일반적 우주공간이 가져야 한다. 이러한 논리는 일반적 우주공간의 좌표계에서 물체의 운동에너지가 운동속도로 표현되고, 일반적 우주공간의 좌표계에서 물체의 운동속도가 운동에너지로 표현되는 것을 의미한다.
일반적 우주공간의 조직체제가 고유의 좌표계를 독립적으로 갖는 것처럼, 지구 중력장의 조직체제도 고유의 좌표계를 독립적으로 갖는다. 지구 중력장의 조직체제가 고유의 좌표계를 독립적으로 가질 경우, 이 중력장 내부의 좌표계는 공전운동의 지구와 함께 동행적으로 변위되어야 한다. 그러므로 지구의 중력장 내부에서 정지상황의 관측자는 좌표계의 중심적 위치(좌표축의 0점)를 유지하고, 좌표계의 중심적 위치를 유지하는 정지 관측자에게 독립적 좌표계가 변칙적으로 설정될 수 있다.
좌표계의 중심적 위치를 갖는 정지 관측자의 입장에서는, 광파의 전파속도가 항상 일정한 크기로 관찰된다. 이와 같이 광파의 전파속도가 일정한 크기로 관찰되면, 아인슈타인의 광속일정법칙이 타당한 것으로 오해(착각)될 수 있다. 그러나 지구의 중력장 내부에서 질점의 운동 관측자는 지구 중력장의 좌표계를 투과적으로 관통하고, 지구 중력장의 좌표계를 투과적으로 관통하는 질점의 운동 관측자에게는 아인슈타인의 광속일정법칙이 성립되지 않는다.
아인슈타인은 좌표계와 관성계의 의미를 왜곡으로 정의하고, 이 왜곡적 의미의 좌표계와 관성계를 전제하여 상대성원리와 광속일정법칙을 주장하였다. 필자의 주장처럼 운동 기차의 관성계에서 고유의 좌표계가 독립적으로 설정될 수 없다는 사실을 미리 알았다면, 상대성이론이나 광속일정법칙을 주장하지 않았을 것이다. 아인슈타인의 상대성이론이나 광속일정법칙은 좌표계와 관성계의 오해내지 착각의 혼동으로 만들어질 결과적 산물이다. 이러한 상대성이론의 기본개념에서는 정지 기차의 관성계와 운동 기차의 관성계가 무조건 독립적 좌표계를 갖는 것으로 가정하였다. 그러나 실제적으로 정지 기차의 관성계만이 독립적 좌표계를 변칙적으로 갖고, 운동 기차의 관성계는 독립적 좌표계를 갖지 않는다.
상대성이론의 본질은 관측자가 좌표계의 중심적 위치(좌표축의 0점)를 가져야 하는 관측자 중심의 논리로 구성되었다. 이와 같이 관측자 중심의 논리로 구성된 상대성이론은 오직 정지상황의 관측자에게 유효적으로 적용될 수 있다. 그러므로 지구의 중력장 내부에서 정지 관측자의 입장으로 수행된 모든 실험결과는 상대성이론의 예상치와 엄밀하게 일치되고, 이러한 조건의 모든 실험결과는 상대성이론의 주장을 증명하는 것으로 오해(착각)될 수 있다.
끝까지 읽어 주셔서 감사드립니다.
다음의 차례는 ‘8. 관성계, 공간계, 좌표계의 새로운 정의’입니다.
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