안녕하십니까? 김 영식입니다.
‘절대성이론’의 ‘8. 관성계, 공간계, 좌표계의 새로운 정의’을 올립니다.
진정한 의미의 물리학을 연구하시는 분들에게 도움이 되기를 바랍니다.
8. 관성계, 공간계, 좌표계의 새로운 정의
모든 물체의 운동효과는 운동에너지를 갖고, 이 운동에너지의 작용은 물체의 운동속도로 표출된다. 또한 모든 물체의 운동속도는 오직 좌표계의 적용으로 표현되어야 한다. 그러므로 모든 물체의 운동속도와 운동에너지의 관계를 이해하는 과정에서, 좌표계의 올바른 설정은 최우선적으로 중요하다. 여기에서 고전물리학과 현대물리학의 근원적 기반은 좌표계를 설정하는 조건이 전혀 다르고, 고전물리학과 현대물리학의 경계는 좌표계를 설정하는 조건에 의해 차별된다. 하나의 예로 고전물리학의 기본개념은 일반적 우주공간에 절대적 좌표계를 설정하였고, 현대물리학의 기본개념은 운동 관측자에게 상대적 좌표계를 설정하였다.
일반적 우주공간은 고유의 조직체제를 갖고, 이 우주공간의 조직체제에서 거리의 단위는 일정한 가치로 유지된다. 또한 일반적 우주공간의 조직체제에서 일정한 가치로 유지되는 거리의 단위가 3 차원의 정형적 좌표축(X, Y, Z)을 형성한다. 여기에서 일반적 우주공간이 갖는 3 차원의 정형적 조직체제는 편의상 ‘공간계’로 호칭하겠다. 이와 같이 일반적 우주공간의 ‘공간계’는 3 차원의 정형적 좌표축(X, Y, Z)을 갖고, 3 차원의 정형적 좌표축(X, Y, Z)이 일체적으로 결합되는 과정에 의해 고유의 ‘좌표계’를 독립적으로 형성한다. 이러한 논리는 일반적 우주공간의 ‘공간계’와 ‘좌표계’가 동일한 위상으로 일치되고, ‘좌표계’의 근원적 기반이 ‘공간계’라는 것을 의미한다.
필자는 지구의 중력장이 일반적 우주공간에 대해 독립적으로 분리된 고유의 공간계를 갖고, 지구 중력장의 공간계에서 고유의 좌표계가 설정되는 것을 주장한다. 이러한 필자의 새로운 주장을 이해하기 위해서는, 우선 관성계, 공간계, 좌표계의 용어가 명확한 의미로 정의되어야 한다. 그러나 현대물리학의 상대성이론에서는 관성계와 좌표계의 용어를 왜곡적으로 정의하고, 왜곡적으로 정의된 관성계와 좌표계의 용어를 무분별로 남용하였다. 여기에서 왜곡적 의미의 관성계와 좌표계를 남용하면, 상대성이론의 상대적 좌표개념과 같은 비정상적 주장이 출현될 수 있다.
아인슈타인의 상대성이론에서 왜곡적 의미의 관성계와 좌표계가 변칙적으로 남용된 곳은, 지구 중력장의 본질(물리적 정체)에 대한 오해의 부분이다. 지구의 중력장은 일반적 우주공간에 대해 독립적으로 분리된 고유의 공간계와 좌표계를 갖는다. 여기에서 지구의 중력장이 고유의 공간계와 좌표계를 독립적으로 갖는 이유는, 지구의 주위를 둘러싼 일반적 우주공간이 중력인자(중력의 원인적 기능)의 작용에 의해 광속도의 강한 탄성적 응력을 받고, 광속도의 강한 응력을 받는 지구 주위의 우주공간에서 독립적 조직체제가 형성되기 때문이다. 이와 같이 중력인자의 작용에 의해 형성된 지구 주위의 독립적 조직체제가 바로 지구의 중력장을 의미한다.
지구의 중력장은 고유의 공간계와 좌표계를 독립적으로 갖는다. 그러므로 지구의 중력장 내부에서는 공간계와 좌표계가 동일한 위상으로 일치한다. 그러나 지구 중력장의 높이가 올라갈수록, 일반적 우주공간에 대한 공간적 독립성의 비율이 감소된다. 또한 지구 중력장의 높은 영역에서 공간적 독립성의 비율이 감소되더라도, 이 공간적 독립성의 비율은 물체의 낙하속도(중력의 역학적 기능)에 대하여 변화의 영향을 주지 않는다.
지구의 중력장에서 발현된 몇 가지의 중력현상을 종합적으로 분석하면, 지구 중력장의 본질을 이해할 수 있는 새로운 단서가 제공된다. 여기에서 중력현상의 모든 작용원리는 지구 중력장의 조직체제(공간계와 좌표계)가 하늘방향의 9.8 m/sec 등속도로 밀려나가는 변위효과에 의해 발현된다. 이와 같이 지구 중력장의 조직체제가 하늘방향의 9.8 m/sec 등속도로 밀려나간다는 조건을 전제하면, 지구 중력장의 내부에서 발현된 중력현상의 모든 작용원리를 합리적 논리로 해석할 수 있다. 지구 중력장의 조직체제가 하늘방향의 9.8 m/sec 등속도로 밀려나가는 이유는, 다음의 다른 항목에서 구체적으로 설명하겠다.
지구 중력장의 조직체제가 하늘방향의 9.8 m/sec 등속도로 밀려나가는 과정에서, 이 지구 중력장의 상향적 변위효과는 광속도 C(300 000 km/sec)의 탄성력으로 전파된다. 즉 지구 중력장의 조직체제가하늘방향의 9.8 m/sec 등속도로 밀려나가는 상향적 변위효과는 광속도 C의 탄성력을 갖는다. 그러므로 지구의 중력장(공간계와 좌표계)에서는 9.8 m/sec의 변위효과와 광속도 C의 탄성적 전파효과가 동시적으로 작용한다.
지구 중력장의 조직체제가 갖는 9.8m/sec의 상향적 변위효과는 광속도 C(300000 km/sec)의 강한 돌진력으로 전파된다. 그러므로 지구 중력장의 조직체제(공간계와 좌표계)를 하늘방향으로 밀어내는 변위과정에서는 광속도의 강한 탄성력이 작용하고, 이 광속도의 강한 탄성력이 작용하는 지구 중력장의 조직체제(공간계와 좌표계)는 외부의 영향으로부터 간섭받지 않는다. 즉 광속도의 강한 탄성력이 하늘방향으로 작용하는 지구 중력장의 조직체제(공간계와 좌표계)는, 광속도의 탄성적 전파효과를 유지하려는 타성이 매우 강해서 외부의 다른 물리적 작용으로부터 안전하게 보호된다.
필자의 주장처럼 9.8 m/sec의 상향적 변위효과를 갖는 지구 중력장의 조직체제(공간조직, 공간계)가 광속도 C의 강한 돌진력으로 전파될 경우, 이 광속도 C의 돌진력으로 전파되는 지구 중력장의 조직체제는 공전운동(30 km/sec)에 의한 우주공간의 상대적 공간바람을 잠재적으로 관통한다. 이와 같이 지구 중력장의 조직체제가 공전운동(30 km/sec)에 의한 우주공간의 상대적 공간바람을 잠재적으로 관통할 경우, 지구의 중력장 내부에서 형성된 공간적 조직체제(공간계와 좌표계)의 위상이 변화의 영향을 받지 않는다.
지구 중력장의 조직체제가 보유한 공간계와 좌표계는 공전운동의 영향을 받지 않고, 지구와 함께 동행적으로 공전한다. 이와 같이 지구 중력장의 조직체제가 외부의 다른 물리적 작용으로부터 간섭의 영향을 받지 않는 것은, 우주공간에 대해 독립적으로 분리된 중력장의 공간계와 좌표계가 형성되는 것을 의미한다. 지구 중력장의 조직체제가 공전운동에 의한 우주공간의 상대적 공간바람(에테르의 상대적 흐름)을 잠재적으로 관통할 경우, 지구의 중력장 내부에서는 공전운동의 효과가 검출되지 않는다.
지구의 중력장이 우주공간의 상대적 공간바람을 잠재적으로 관통하고, 지구의 중력장이 고유의 공간계와 좌표계를 독립적으로 가지면, 이 중력장의 내부에서 정지상황의 관측자 입장으로 관측한 광파의 전파속도가 항상 일정한 크기를 유지한다. 지구의 중력장에서 광파의 전파속도가 항상 일정한 크기를 유지하면, 이러한 효과가 아인슈타인의 광속일정법칙을 증명하는 것으로 오해될 수 있다.
지구의 중력장이 우주공간에 대해 독립적으로 분리되었다는 주장의 실험적 근거로는, 마이켈슨-모올리의 간섭계 실험이 제시될 수 있다. 여기에서 마이켈슨-모올리는 광학적 매질(에테르)의 존재를 검증하기 위해 간섭계 실험을 수행하였다. 그러나 간섭계 실험에서는 충분히 예상되었던 광학적 간섭무늬의 이동효과를 발견할 수 없었다. 이러한 간섭계 실험에서 광학적 간섭무늬의 이동효과가 발견되지 않는 상황을 합리적으로 해석하려면, 이 간섭계(관측자)가 광학적 매질에 대해 투과적으로 관통하지 않았다고 가정되어야 한다. 즉 간섭계의 주위에는 광학적 매질이 정지상황으로 존재한다.
필자의 주장처럼 간섭계의 주위에 광학적 매질이 정지상황으로 존재하는 것은, 간섭계의 주위에 공간계와 좌표계가 정지상황으로 존재하는 것을 의미한다. 또한 간섭계의 주위에 공간계와 좌표계가 정지상황으로 존재할 경우, 그 대상으로 지구의 중력장이 지목될 수 있다. 그러므로 마이켈슨-모올리의 간섭계는 지구 중력장의 좌표계에 대해 운동하지 않은 것으로 이해되어야 한다.
지구 중력장의 조직체제는 고유의 공간계(공간조직)와 좌표계를 독립적으로 갖고, 이 중력장의 공간계는 일반적 우주공간의 공간계에 대해 독립적으로 분리되었다. 즉 지구 중력장의 공간계는 지구의 주위에 정지상황으로 존재하고, 지구의 본체와 함께 동행적으로 공전한다. 필자의 주장처럼 지구 중력장의 공간계와 지구의 본체가 동행적으로 공전하면, 마이켈슨-모올리의 간섭계 실험에서 광파의 간섭무늬가 이동되지 않는 원인을 편리하게 이해할 수 있다. 만약 마이켈슨-모올리의 간섭계를 이용하여 광학적 매질(고전물리학의 에테르)의 존재를 검증하려면, 이 간섭계가 중력장의 조직체제(공간계)에 대해 운동하는 조건을 제공하고, 이 운동상황의 간섭계에서 광파의 간섭무늬가 이동되는지의 여부를 확인해야 된다. 특히 지구의 중력장이 독립적 좌표계를 가지면, 지구의 중력장 내부에서 발생한 모든 물리현상의 변위량이 지구 중력장의 좌표계로 표현되어야 한다. 또한 독립적 좌표계를 갖는 지구의 중력장에 대해 기차가 운동할 경우, 이 운동 기차의 모든 구성체는 지구 중력장의 좌표계를 투과적으로 관통한다. 그러므로 운동 기차의 내부에서 발생한 모든 물리현상의 변위량은 지구 중력장의 좌표계로 표현되어야 한다.
상대성이론에서 마이켈슨-모올리의 간섭계 실험은 그동안 광학적 매질의 존재를 부정하고, 운동상황의 관측자에게 광속 일정법칙이 성립된다는 주장의 실험적 근거로 삼았다. 그러나 필자의 입장에서 간섭계 실험은 지구의 중력장이 일반적 우주공간에 대해 독립적으로 분리되었다는 주장의 실험적 근거로 삼는다. 이와 같이 하나의 실험결과가 갖는 물리적 의미는 논리의 전제조건에 따라서 여러 가지의 해석이 가능하다.
마이켈슨-모올리는 간섭계가 지구 중력장의 조직체제(공간계, 좌표계)에 대해 정지상황으로 존재한다는 사실을 인식하지 못하고, 그들의 간섭계가 일반적 우주공간의 조직체제에 대해 투과적으로 관통하는 것을 가정하였다. 또한 아인슈타인은 간섭계의 실험결과를 왜곡적 의미로 해석하고, 광학적 매질의 존재를 부정하였다. 이와 같이 광학적 매질의 존재를 부정한 공간개념은, 오늘날에도 변함이 없어서 물리학의 올바른 발전을 방해한다. 이러한 인식의 왜곡적 공간개념을 버리고, 필자가 주장하는 지구 중력장의 공간적 독립성을 수용하면, 물리학을 새로운 관점에서 더욱 높은 단계로 발전시키기 위한 계기가 마련될 수 있을 것이다.
좌표계의 본질은 반드시 물리량을 표현하기 위한 비교대상의 조직체제를 가져야 한다. 그러므로 비교대상의 조직체제가 없는 영역에서는 좌표계를 설정할 수 없다. 이와 같이 좌표계의 설정과정에서는 물리량을 표현하기 위한 비교대상의 조직체제가 반드시 필요하다. 하나의 예로 비교대상의 조직체제가 없는 좌표계는 허구적 위상을 갖고, 허구적 위상의 좌표계는 좌표의 기능을 수행할 수 없다. 특히 물리량의 비교대상으로 적용할 좌표계의 조직체제는 모든 물리현상의 작용에 대해 역학적으로 반응하는 인과적 연계성을 가져야 한다.
모든 물리현상의 변위량은 오직 좌표계로 표현되어야 하고, 모든 물리현상의 작용에 대해 인과적 연계성을 갖는 대상만이 그 물리현상의 좌표계를 구성한다. 이러한 논리의 관점에서 일반적 우주공간이 고유의 좌표계를 갖는 것은, 일반적 우주공간의 본질이 비교대상의 조직체제로 구성되었다는 것을 의미한다. 만약 상대성이론의 주장처럼 진공적 의미의 공허한 공간모형에서 상대적 가치의 좌표계를 설정하면, 이 상대적 가치의 좌표계가 허구적 위상을 갖는다.
아인슈타인의 상대성이론은 운동 관측자에게 우주 규모의 독립적 좌표계를 설정하였다. 여기에서 운동 관측자는 공간적 부피가 없는 하나의 질점으로 간주된다, 이러한 질점의 운동 관측자는 자체적 관성계를 가질 수 없고, 자체적 관성계를 갖지 않는 질점의 운동 관측자에게 독립형태의 좌표계가 설정될 수 없다. 즉 고유의 체적(관성계)이 없는 질점의 운동 관측자는 유령의 형체처럼 우주공간의 조직체제를 투과적으로 관통하고, 우주공간의 조직체제를 투과적으로 관통한 질점의 운동 관측자는 독립형태의 좌표계를 갖는 것이 불가능하다. 만약 상대성이론의 주장처럼 질점의 운동 관측자에게 독립적 좌표계를 설정할 경우, 운동 관측자에게 설정한 독립적 좌표계는 허구적 위상을 갖고, 이 허구적 위상의 좌표계는 실천적 활용의 가치가 없다.
아인슈타인의 상대성이론에서 도입한 상대적 좌표계의 본질은 좌표축의 실체적 구성요소를 갖지 않고, 좌표계의 체제를 정형적으로 유지하기 위한 실체적 골격도 인정하지 않는다. 특히 상대성이론의 상대적 좌표계가 좌표축의 실체적 구성요소를 갖는 것으로 가정하더라도, 이 좌표축의 실체적 구성요소가 운동 관측자를 추종적으로 따라다녀야 한다. 그러므로 상대론적 기본개념에서 도입한 상대적 좌표계의 설정을 현실적으로 인정하는 것은 곤란하다. 엄밀한 의미의 관점에서 상대성이론의 상대적 좌표계를 구성한 거리의 단위와 거리의 좌표축은, 일반적 우주공간의 조직체제가 실체적으로 갖는 거리의 단위와 거리의 좌표축을 모사적으로 차용(인용)한 허구적 위상이다.
아인슈타인은 일반적 우주공간에서 복수의 상대적 좌표계를 다중적으로 설정하고, 이 상대적 좌표계의 자유로운 변위까지 주장한다. 그러나 일반적 우주공간에서는 복수의 좌표계가 다중적으로 설정될 수 없고, 좌표계의 자유로운 변위도 허용되지 않는다. 왜냐하면 일반적 우주공간에서 좌표계의 좌표축으로 적용할 공간적 거리가 항상 일정한 가치를 유지하고, 이 거리의 연계조직(공간의 조직체제)이 본래의 위치를 부동적으로 보존하기 때문이다. 일반적 우주공간에서 공간적 거리가 일정한 가치를 유지할 경우, 이 공간적 거리가 거리의 좌표축을 구성하고, 거리의 좌표축이 3 차원의 공간적 좌표계를 입체적으로 형성한다. 또한 공간적 거리의 조직체제가 본래의 위치를 유지하면, 이 거리의 조직체제로 구성된 3 차원의 공간적 좌표계도 본래의 위치를 보존한다. 즉 좌표계의 좌표축을 구성한 공간적 거리의 조직체제는, 변위 좌표계를 추종적으로 따라 가지 않는다. 여기에서 공간적 거리의 조직체제와 거리의 좌표축이 좌표계의 선행적 조건으로 존재한다. 그러므로 공간적 거리의 조직체제(좌표축)가 변위 좌표계를 추종적으로 따라 다닌다는 의미의 상대적 좌표개념은 성립될 수 없다.
필자의 주장처럼 공간적 거리가 항상 일정한 가치를 유지하고, 이 공간적 거리의 연계조직이 본래의 위치를 부동적으로 보존하는 일반적 우주공간에서는, 복수의 좌표계가 다중적으로 설정될 수 없다. 즉 공간적 거리의 연계조직이 본래의 위치를 부동적으로 보존하는 일반적 우주공간에서는, 이 공간적 거리의 연계조직을 좌표축으로 적용하는 오직 하나의 좌표계가 설정되어야 한다. 만약 상대성이론의 공간개념처럼 우주공간이 진공적 의미의 공허한 구조를 갖더라도, 이 진공적 의미의 공허한 우주공간에서는 복수의 상대적 좌표계를 다중적으로 설정할 수 없다. 엄밀한 의미의 관점에서 물리현상의 변위량은 그 물리현상이 소속(포함)된 좌표계를 이용하여, 하나의 가치로 표현되어야 한다. 여기에서 물리현상이 소속되지 않은 다른 좌표계를 이용하여, 그 물리현상의 변위량을 표현하는 것은 무의미하다.
일반적 우주공간에서 기차가 정지상황으로 존재할 경우, 이 정지 기차의 관성계와 우주공간의 조직체제는 동일한 위상을 갖는다. 그러므로 정지 기차의 관성계에 대해 독립적 좌표계를 변칙적(편의적)으로 설정하는 것이 가능하다. 이러한 정지 기차의 관성계 내부에서 관측자가 정지상황으로 존재하면, 이 정지 기차의 관측자가 좌표계의 중심적 위치를 갖는다. 왜냐하면 일반적 우주공간의 모든 영역이 하나의 관성계로 간주되고, 이 우주공간의 관성계에서 오직 하나의 좌표계가 설정될 수 있기 때문이다. 또한 좌표계의 중심적 위치를 갖는 정지 관측자의 입장에서는, 광파의 전파속도가 항상 일정한 크기로 관측된다. 이와 같이 광파의 전파속도가 일정한 크기로 관측되면, 아인슈타인의 광속일정법칙이 타당한 것으로 오해(착각)될 수 있다.
일반적 우주공간에서 기차가 운동할 경우, 이 운동 기차의 관성계와 우주공간의 조직체제는 각각 다른 위상을 갖는다. 즉 운동 기차의 관성계와 우주공간의 좌표계는 동일한 위상으로 일치되지 않는다. 왜냐하면 운동 기차의 관성계가 우주공간의 좌표계(조직체제)를 유령의 형체처럼 투과적으로 관통하기 때문이다. 이와 같이 일반적 우주공간에서 기차의 관성계가 운동되고 있으나, 일반적 우주공간이 갖는 거리의 좌표축(X, Y, Z)과 좌표계(S)는 운동 기차를 따라가지 않고, 항상 본래의 위치를 부동적으로 유지한다. 이러한 공간적 거리의 좌표축(X, Y, Z)과 좌표계(S)가 운동 기차를 따라가지 않으면, 이 운동 기차의 관성계가 고유의 좌표계를 독립적으로 가질 수 없고, 운동 기차의 관성계에서 광속일정법칙이 성립될 수 없다.
운동 기차의 입장에서 차창 밖의 거리를 관찰하면, 이 차창 밖의 거리는 기차의 운동거리만큼 합산적으로 증감되어야 한다. 하나의 예로 지구의 지표면에서 기차가 운동할 경우, 이 운동 기차(관측자)의 입장에서 관찰한 차창 밖의 광속도가 합산적으로 증감된다. 즉 운동 기차의 입장에서 관찰한 광파의 최종적 변위거리 L은, 광파의 본래적 전파거리 L1과 기차의 운동거리 L2가 선형적으로 합산된 L=L1+L2의 규모를 갖는다.
광파의 전파거리 L1과 기차의 운동거리 L2가 하나의 벡터량으로 합산되는 효과에 의해 L=L1+L2의 규모를 갖는 것은, 이 운동 기차의 입장으로 관찰한 광속도 C=L/t가 가변적으로 증감되는 것을 의미한다. 왜냐하면 운동 기차의 입장에서 관찰한 광파의 전파속도 C=L/t가 광파의 최종적 변위거리 L(L1+L2)로 결정되기 때문이다. 이러한 조건의 가상적 실험에서 광속도 C=L/t의 가변적 증감이 관찰되면, 상대성이론의 광속일정법칙이 정상적으로 성립될 수 없다. 만약 운동 기차의 내부에서 광속도의 합산적 변화가 관찰되지 않으면, 운동 기차의 입장으로 관찰한 광파의 전파속도 C=L/t가 시간 t에 따른 거리의 변위량 L(L1+L2)로 표현되지 않는 논리적 결함을 갖는다.
필자의 주장처럼 운동 기차의 입장으로 관찰한 광파의 최종적 변위거리 L가 L=L1+L2의 합산구조를 가질 경우, 지표면(지구의 중력장)의 좌표계는 기차(관측자)의 운동에 의해 변형되지 않고, 본래의 정형적 체제가 불변적으로 유지되어야 한다. 또한 운동 기차의 입장으로 관찰한 광속도 C=L/t가 기차의 운동속도만큼 합산적으로 증감되는 것은, 지표면의 좌표계가 광파의 진행상황(광속도)을 보존하고, 이 지표면의 좌표계가 보존한 광파의 진행상황에 대해 기차가 운동하는 것을 의미한다. 이와 같이 지표면의 좌표계가 광파의 진행상황(광속도)을 보존하면, 운동 기차의 입장에서 광속일정법칙이 성립되지 않는다.
운동 기차의 관성계는 유령의 형체처럼 일반적 우주공간이나 지구의 중력장을 투과적으로 관통한다. 그러므로 운동 기차의 관성계는 독립적 좌표계를 가질 수 없으나, 공전운동의 지구 중력장은 고유의 공간계와 좌표계를 독립적으로 갖는다. 여기에서 지구의 중력장이 고유의 공간계와 좌표계를 독립적으로 갖는다는 필자의 주장은, 마이켈슨-모올리의 간섭계 실험이 증명한다. 필자의 주장처럼 지구의 중력장이 고유의 공간계와 좌표계를 독립적으로 가질 경우, 지구의 중력장 내부에서 정지 관측자의 입장으로 관찰한 광파의 전파속도는 항상 일정한 크기로 유지되고, 광파의 전파속도가 항상 일정한 크기로 유지되는 효과는 광속일정법칙을 증명하는 것으로 오해될 수 있다.
필자의 입장에서는 운동 기차의 관성계와 지구의 중력장이 갖는 상황적 차이를 더욱 구체적으로 이해하기 위해, 관성계, 공간계, 좌표계의 용어를 다음과 같은 새로운 의미로 정의한다.
관성계 --- 관성계는 소립자(물체)의 구성체(체적)로 정의된다. 즉 기차나 배와 같은 물질적 구성체의 체적이 관성계를 형성한다. 관성계의 범위는 물체의 체적 내부로 제한되고, 이 물체의 제적 외부를 벗어난 영역은 물체의 관성계에 포함되지 않는다. 물론 운동 물체의 관성계는 운동속도에 비례되는 역학적 운동에너지(운동량)를 보존한다. 특히 운동 물체의 관성계는 유령의 형체처럼 우주공간의 조직체제(좌표계)를 투과적으로 관통한다. 이와 같이 우주공간의 조직체제(좌표계)를 투과적으로 관통한 운동 물체의 관성계는, 고유의 좌표계를 독립적으로 가질 수 없다.
아인슈타인의 주장처럼 운동 물체의 관성계를 추종적으로 따라다니는 독립적 좌표계는 존재하지 않는다. 만약 우주공간의 좌표계에 대해 물체의 관성계가 정지상황을 유지할 경우, 정지 물체의 관성계와 우주공간의 좌표계는 동일한 위상으로 일치된다. 그러므로 정지 물체의 관성계에 대해 독립적 좌표계를 변칙적으로 설정하는 것이 가능하다. 그러나 아인슈타인의 상대성이론에서는 운동 물체의 관성계가 독립적 좌표계를 갖고, 이 운동 물체의 관성계와 좌표계가 우주의 끝까지 연장된 것으로 오해하였다.
공간계 --- 공간계는 우주공간의 조직체제로 정의된다. 즉 우주공간의 모든 영역에 분포된 실체적 성분의 조직체제가 우주공간의 공간계를 형성한다. 우주공간의 공간계를 형성한 실체적 성분은 모든 물리현상의 발현과정에서 인과적으로 연계되고, 좌표적 비교대상이 된다. 즉 실체적 성분의 조직체제로 형성된 우주공간의 공간계가, 모든 물리현상의 변위량에 대해 좌표계의 역할을 한다. 그러므로 우주공간의 실체적 성분으로 형성된 공간계에 우주공간의 좌표계가 설정되어야 하고, 이 실체적 성분의 공간계와 우주공간의 좌표계는 반드시 동일한 위상으로 일치되어야 한다. 그러나 우주공간의 실체적 성분(에테르)을 부정한 상대성이론에서는, 그동안 공간계의 존재를 인식할 수 없었다.
좌표계 --- 좌표계는 물리현상의 변위량을 표현하기 위한 비교대상의 조직체제로 정의된다. 여기에서 모든 물리현상의 변위량은 좌표계에 대한 비교형태로 표현된다. 필자의 입장에서 주장하는 좌표계와 상대성이론의 입장에서 주장하는 좌표계는 성립조건이 전혀 다르다. 하나의 예로 필자의 좌표계는 공간계(공간적 조직체제)의 기반 위에서 설정되고, 이들의 공간계와 좌표계가 반드시 동일한 위상으로 일치되어야 한다. 그러나 상대성이론의 좌표계는 관성계의 기반 위에서 설정되고, 이들의 관성계와 좌표계가 반드시 동일한 위상으로 일치되어야 한다. 그러므로 공간계의 기반 위에서 설정된 필자의 좌표계와, 관성계의 기반 위에서 설정된 상대성이론의 좌표계는 물리적 의미가 전혀 다르다.
아인슈타인의 중요한 실수는 운동 기차의 관성계가 고유의 좌표계를 갖는 것으로 착각하고, 이 운동 기차의 관성계와 좌표계가 기차 외부의 우주 끝까지 연장된 것으로 오해하였다. 그러나 운동 기차가 갖는 관성계의 범위는 운동 기차의 체적 내부로 제한되어야 한다. 필자의 주장처럼 운동 기차의 관성계가 기차의 체적 내부로 제한될 경우, 이 운동 기차의 체적에 포함되지 않은 외부의 물리량은 운동 기차의 좌표계로 표현할 수 없다.
상대성이론의 주장처럼 운동 기차의 좌표계가 기차의 관성계(기차의 체적)를 벗어난 외부의 영역까지 연장되면, 기차의 외부로 연장된 좌표계가 허구적 위상을 갖는다. 즉 기차의 외부로 연장된 좌표계는 관성계의 기반이 없는 허구적 위상이다. 왜냐하면 상대성이론의 기본개념에서 관성계를 좌표계의 존립근거로 정의하고, 관성계의 위상과 좌표계의 위상이 항상 동일하게 일치되는 것을 요구하기 때문이다.
상대성이론은 일반적 우주공간에서 복수의 상대적 좌표계를 다중적으로 설정하였다. 상대성이론의 주장처럼 일반적 우주공간에서 복수의 상대적 좌표계를 다중적으로 설정할 경우, 이 좌표계의 위상이 하나의 영역에서 다중적으로 중첩되고, 하나의 물리현상이 다양한 가치로 표현된다. 그러나 모든 물리현상은 좌표계의 기반에 대해 존립근거의 인과적 연계성을 갖고, 모든 물리현상에 대해 존립근거의 인과적 연계성을 갖는 좌표계는 오직 하나만이 설정될 수 있다. 이러한 논리는 좌표계로 표현된 모든 물리현상이 해당 좌표계의 기반에 대해 존립근거의 인과적 연계성을 갖고, 우주공간의 일정한 영역에 복수의 좌표계가 다중적으로 설정될 수 없다는 것을 의미한다. 여기에서 모든 물리현상의 변위량은 하나의 좌표계를 이용하여 하나의 가치로 표현되어야 한다.
상대성이론의 기본개념이 도입되는 최초의 조건처럼 독립적 분리형태의 두 좌표계 S, S'를 설정할 경우, 이들의 두 좌표계 내부에서 각각 존재하는 두 물체는 직접적으로 반응할 수 없다. 하나의 예로 두 좌표계 S, S'의 내부에서 각각 존재하는 두 물체가 상호 반응하려면, 어느 한쪽 좌표계 S의 물체가 상대의 다른 좌표계 S'로 진입되고, 그 진입된 좌표계 S'의 내부에서 두 물체가 대등한 조건으로 존립되어야 한다. 여기에서 두 물체의 관계를 하나의 좌표계로 직접 표현하면, 상대적으로 운동하는 두 물체에 대해 각각 독립적 형태의 두 좌표계를 설정한 본래의 목적이 무시된다. 특히 두 물체의 관계가 하나의 좌표계로 표현되는 것은, 이들의 두 물체가 독립적 좌표계를 개별적으로 갖지 않고, 하나의 좌표계 내부에서 대등한 조건으로 공존되는 것을 의미한다.
아인슈타인은 상대성이론에서 그동안 운동 기차의 관성계와 좌표계가 동일한 위상으로 일치되는 것을 주장하였다. 그러나 운동 기차의 관성계는 피조(Fizeau)의 효과처럼 우주공간의 조직체제(공간계)와 좌표계를 투과적으로 관통한다. 또한 운동 기차의 관성계가 우주공간의 조직체제(공간계)와 좌표계를 투과적으로 관통할 경우, 이 운동 기차의 관성계는 고유의 좌표계를 독립적으로 가질 수 없다. 프랑스의 물리학자 피조는 흐르는 물속에서 광파의 전파속도 C를 측정하였다. 이러한 피조의 실험결과에서는 물속을 통과한 광파의 전파속도 C가 물의 운동속도 V만큼 합산적으로 증가되지 않았다. 이와 같이 물속을 통과한 광파의 전파속도가 물의 운동속도만큼 합산적으로 증가되지 않는 것은, 광파의 전파속도가 흐르는 물의 관성계에 통제적으로 속박되지 않고, 흐르는 물의 관성계에 고유의 좌표계가 설정되지 않았다는 것을 의미한다.
상대성이론의 주장처럼 관성계와 좌표계가 반드시 동일한 위상으로 일치되어야 할 경우, 흐르는 물의 관성계(좌표계)가 광파의 전파작용을 직접 운반하여서, 물속을 통과한 광파의 전파속도 C가 반드시 흐르는 물의 운동속도 V만큼 증가되고, 이 광속도의 증가효과는 C=C+V(C'>C)의 구조로 표현되어야 한다. 여기에서 흐르는 물의 관성계와 좌표계가 동일한 위상으로 일치하는 것과, 물속을 통과한 광파의 전파속도가 흐르는 물의 운동속도만큼 합산적으로 증가하는 것은, 동일한 의미로 이해되어야 한다. 왜냐하면 흐르는 물의 관성계와 좌표계가 동일한 위상으로 일치하고, 흐르는 물의 좌표계에서 광파의 전파속도 C가 항상 일정한 크기를 불변적으로 유지하기 때문이다. 즉 흐르는 물의 관성계(좌표계)에서 광속일정법칙이 정상적으로 성립하려면, 흐르는 물의 관성계가 광파의 전파작용(광속도)을 직접 운반해야 된다.
피조의 실험결과는 흐르는 물의 관성계에서 독립적 좌표계가 설정되지 않았다는 것을 실천적으로 증명한다. 피조의 실험결과처럼 흐르는 물의 관성계에서 독립적 좌표계가 설정되지 않는 것은, 흐르는 물의 관성계와 좌표계가 동일한 위상으로 일치되지 않는 것을 의미한다. 즉 흐르는 물속에서 관성계와 좌표계의 위상은 독립적으로 분리된다. 특히 흐르는 물과 운동 기차(선박)는 동일한 조건의 관성계를 갖는 것으로 가정할 수 있다. 그러므로 흐르는 물속에서 관성계와 좌표계의 위상이 분리된 것처럼, 운동 기차의 내부에서도 관성계와 좌표계의 위상이 분리되어야 한다.
운동 기차의 내부에서는 관성계와 좌표계가 동일한 위상으로 일치되지 않는다. 운동 기차의 내부에서 관성계와 좌표계의 위상이 일치되지 않는 이유는, 일반적 우주공간의 조직체제(공간계)가 고유의 좌표계를 갖고, 운동 기차의 관성계가 유령의 형체처럼 우주공간의 좌표계를 투과적으로 관통하기 때문이다.
일반적 우주공간의 조직체제는 광파의 전파작용(광속도)을 보존한다. 이와 같이 광파의 전파작용을 보존한 일반적 우주공간의 조직체제(공간계, 좌표계)에 대해 운동 기차의 관성계가 투과적으로 관통할 경우, 이 운동 기차의 관성계 내부에서는 반드시 광속도의 합산적 변화(C'=C+V, C'>C)가 검출되어야 한다. 즉 운동 기차의 내부에서는 상대성이론의 광속일정법칙이 성립되지 않는다. 그러나 일반적 우주공간에서 기차가 정지상황을 유지할 경우, 우주공간의 좌표계와 정지 기차의 관성계는 동일한 위상으로 일치된다. 그러므로 정지 기차의 관성계에 대해 독립적 좌표계를 변칙적으로 설정할 수 있고, 이 정지 기차의 관성계 내부에서 광파의 전파속도가 본래의 크기를 불변적으로 유지한다. 또한 정지 기차의 관성계 내부에서 광파의 전파속도가 본래의 크기를 불변적으로 유지하면, 상대성이론의 광속일정법칙이 타당한 것으로 오해(착각)될 수 있다.
끝까지 읽어 주셔서 감사드립니다.
다음의 차례는 ‘9. 공간계의 실험적 검증방법’입니다.
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