양자세계에서는 시간이 0 이기 때문에 즉, 시간이 흐르지 않기 때문에 속도라는 개념이 없으므로 당연히 시간이 흐른다고 여기는 우리의 거시세계관으로는 양자얽힘이 빛보다 빠르다고 착각?하는 거 같습니다만... 특수상대성이론은 빛보다 빠른건 있을 수 없다라고 하는데 양자미시세계에 시간이 없다면 속도는 의미가 없겠죠(속도 분수식에 시간을 0으로 대입하면...) 시간이 없다면 속도, 위치가 있겠습니까? 즉, 특정할 수 없겠죠 그러니 시간이 없는 양자미시세계에서는 파동으로서 모든 곳에 동시에 중첩적으로 존재할 가능성이 있겠죠... 상호작용으로 파동으로서의 양자세계가 깨져 입자화되어 시간(엔트로피)이 있는 거시세계로 구체화되며 속도, 위치 등이 특정되는 거 아닐까... 우리 거시세계는 모두 상호작용으로 이뤄지고 작동되는 것 같습니다... 시간이라는 개념이 없으면 엔트로피가 있는 우리 거시세계를 설명할 수 없을 거 같구요... 그러니 시간이 없는 양자미시세계를 이해하기 어렵겠죠... 상호작용으로 시간이 생성되는게 아닐런지... 즉 상호작용이 곧 시간이 될 수 있겠네요! 빛과 관련해 보면 빛이 상호작용의 요인인지 결과인지는 모르겠으나... 우리 거시세계에 빛보다 빠른건 없다는데 빛과 상호작용하여 우주가 생성되는거라면... 우주는 시공간이니 그걸 만드는 우주 생성 요인보다 더 빠른건 거시세계에 있을 수가 없겠죠! 시간(=엔트로피 =상호작용)이 거시세계의 근본 같네요... 변화, 소멸, 죽음 등이 다 엔트로피 아니겠습니까? 거시세계의 특정존재가 소멸하면 파동화되어 시간이 없는 모든 가능성을 지닌 절대적인 미시세계(우리 인간의 관점에서 이 미시세계가 영혼의 정신세계가 아닐런지...)로 가고 또 어떤 계기로 상호작용해 시간이 있는 상대적인 거시세계로 입자화되어 나타나는듯... 마치 윤회처럼... "상호작용(관측, 관계)이 시간이다" 라는 주장이 있습니다!!! 동영상 참고!!! 논문
내친김에, 일반상대론(General Relativity) 의 기원에 대하여 조금 말씀드리고 싶습니다. 일반상대론은 아시다시피 휘어진 시공간을 다루는 학문인데, 그것의 수학적기원을 따지자면 그것은 유클리드 기하학에서 이미 시작되었다고 말할수 있을 것같습니다. 유클리드 기하학은 물체의 모양의 성질을 다루기 위하여 만든 학문인데, 문제는 아시다시피 "평행선의 공리"에서 터졌습니다. 아시다시피, 많은 학자들이 2000 년이 넘는 기간동안 열심히 생각하였지만 불행하게도 "평행선의 공리"가 무엇을 뜻하는지 알아내지 못했습니다. "평행선의 공리"가 무엇을 뜻하는지는 200여년 전쯤에 와서야 Carl Friedrich Gauss를 비롯한 서너명의 수학자에 의하여 밝혀지게되었습니다. 그 수학자들은 "평행선의 공리"는 물체의 모양에 관한 것이 아니라 공간의 성질에 관한 것이라는 것을 깨달았습니다. 간단해보이지만 이 깨달음은 실로 천지개벽적인 깨달음이라 생각됩니다. 왜냐하면 그들 이전에는 아무도 텅빈 공간이 사유나 연구의 대상이 되리라고 상상하지 못했기 때문입니다. 그 이후로는 물체의 모양보다는 기하학의 배경으로만 여겨져 별 관심이 없었던 텅빈 공간 또는 시공간 그 자체가 기하학의 중심연구분야가 되었고 우주의 모든 것을 이해하는데 필요한 핵심 수단이 되었습니다. 이러한데 어찌 천지개벽적인 깨달음이 아니라 말할수 있겠습니까? Carl Friedrich Gauss의 제자였던 Bernhard Riemann의 눈부신 휘어진 공간에 대한 연구업적이 아인슈타인이 일반상대론을 완성하는데 결정적인 역할을 했다는 것은 잘 알려진 이야기입니다.
아주 좋은 영상이네요. 조금 더 부연설명을 드리겠습니다. 아인슈타인(Albert Einstein)의 상대성 이론은 그 이름과는 달리 상대론이 아니라 절대론입니다 (뉴턴(Isaac Newton)의 이론이 절대론인데 아인슈타인의 상대성 이론도 그 만큼 절대론입니다.) 아인슈타인 자신도 "상대성 이론 (Relativity Theory)"이라는 이름을 싫어하였고 "불변론 (Invariance Theory)"이라는 이름을 선호 했습니다. 저의 경험상, 상대성 이론은 그 역사를 따라서 공부하는 것이 가장 쉽고 (=덜 어렵고) 확실합니다. 역사적으로 상대성 이론은 아인슈타인이 전자기(Electromagnetism) 현상을 깨끗하게 설명하기 위하여 만든 이론입니다. 고전 전자기 이론은 맥스웰(James Clerk Maxwell)에 의하여 완성 되었는 데, 가장 중요한 것은 그가 실험 없이 순수히 수학적 결론으로 발견한 고주파 항(Displacement Current) 입니다. (그 당시에는 고주파 실험을 할 줄도 몰랐고 할 필요도 못 느꼈습니다.) 이 순수히 수학적으로 발견한 고주파 항을 더한 맥스웰 방정식은 전자기파(Electromagnetic wave)의 존재를 말했고, 또한 그 전자기파의 속도는 빛(=전자기파의 일종) 의 속도이며, 더욱이 빛의 속도는 관성계(Inertial frame of reference)의 속도와 관계없이 모든 관성계에서 동일하다고 말합니다. (사실은, 빛의 속도는 관성계가 아니더라도 동일합니다. 어떤 상대론강의에서는 빛의 속도의 동일성을 가정이라고 하는 데, 이는 틀린 말입니다. 빛의 속도의 동일성은 가정이 아니라, 수학적 결론이며 실험으로 증명된 사실입니다. 어떤 이론의 전제가 사실이 아니고 가정이면, 그 이론은 수학이론은 될 수 있어도 물리학이론은 될 수가 없습니다.) 빛의 속도의 동일성은 그당시 물리학자들이 이해하기가 매우 어려웠습니다. 물리학자들은 빛의 매질(=Ether)을 상정하고, 그 매질의 성질을 이해함으로써 빛의 속도의 동일성을 이해하려고 노력하였습니다. 아인슈타인도 그중의 한 사람이었는데, 상당한 시간이 지난후, 아인슈타인은 전자기파와 같은 근본적인 파동(Fundamental waves)은 매질이 필요없으며, 따라서, 매질의 성질의 이해로서는 빛 속도의 동일성을 이해할 수없다는 것을 깨닽고, 사실은 우리가 시공간(Spacetime)의 성질을 잘 못 알고 있으며, 시공간의 성질을 똑 바로 알면 빛의 속도의 동일성을 쉽게 이해할 수있다는 것을 깨닫게 됩니다. 그 당시에는 맥스웰과 로렌츠를 포함한 모든 물리학자들이 생각하기를 시공간이란 너무도 텅 비어 있고 자명한 것이어서, 사유나 연구의 대상이 될 수 없다고 생각했습니다. 이런 점에서 아인슈타인의 발상은 실로 혁명적이라고 생각 됩니다. 하지만 되돌아 보면, 로렌츠 변환식(Lorentz transformation)이 이미 시공간의 성질을 웅변하고 있었고, 아인슈타인은 그 웅변을 웅변 그대로 받아 드린 것 뿐이라고 말할 수도 있습니다. 그대로 받아들이는 것이 가장 간단하고 쉬운 것이었는 데도 불구하고 로렌츠(Hendrik Antoon Lorentz)를 포함한 다른 물리학자들은 그 쉬운 것을 못하고 모두 어려운 길을 선택하고 모두 실패하였습니다. (불행하게도 로렌츠는 자신이 유도한 로렌츠 변환식이 실로 무엇을 뜻하는 지 알아 맞추지 못했습니다.) 앞에 말씀드렸듯이 상대성 이론은 전자기 현상을 설명하기 위하여 만든 이론이지만, 결국에는 물질이 아닌 시공간에 대한 새로운 이론이 되었습니다. 그런데, 모든 물리현상은 시공간 내에서 일어나기 때문에 상대성 이론은 모든 물리현상에 예외없이 적용이 됩니다. 그 후에 맥스웰 방정식과 상대성 이론은 양자론(Quantum theory)과 합쳐져서, 양자 게이지장 이론(Quantum gauge field theory)으로 발전하고, 양자 게이지장 이론은 최첨단 물리이론인 "표준모델(Standard Model)"의 기초가 됩니다. 또 한 가지 재미있고 꼭 알아야 할 사항은 다음과 같습니다. 전자기와 양자역학은 모든 물질은 파동성을 가지며 파동방정식으로 기술된다고 말합니다. 그리고 모든 관성계는 우열이 없습니다. 이 말은 물질을 기술하는파동방정식은 모든 관성계에서 똑 같은 모양을 가져야 한다는 말입니다. 그런데, 파동방정식이 모든 관성계에서 똑 같은 모양을 가져야 한다면, 필연적으로 빛의 속도는 관성계의 속도와 관계없이 모든 관성계에서 동일해야 한다는 결론이 나옵니다. 다시 말하면, 물질에 파동성이 없다면, 수학적으로뉴턴적인 시공간이나 상대론적 시공간이나 둘 다 받아 들여질 수있습니다. 하지만 물질에 파동성이 있다면, 수학적으로 오직 상대론적 시공간만 받아 들여질 수있습니다. 다시 말하면, 물질에 파동성이 있다면, 상대론은 필연이며, 다른 선택의 여지가 없습니다. 수학적으로 보면, 뉴턴적 시공간은 입자(Particle)의 운동방정식은 쉽고 간단하게 만들어 주지만 파동방정식은 어렵고 복잡하게 만듭니다. 왜냐하면 파동방정식의 모양이 관성계의 속도에 따라 달라져야 하기 때문입니다. 반면, 상대론적 시공간은 입자의 운동방정식은 좀 어렵고 복잡하게 만들지만 파동방정식은 쉽고 간단하게 만들어 줍니다. 왜냐하면 파동방정식의 모양을 관성계의 속도와 관계없이 모든 관성계에서 동일하게 해주기 때문입니다. 그런데, 모든 물질은 파동성을 가지기 때문에, 상대론은 모든 물리방정식을 어렵고 복잡하게 만드는 것이 아니라 쉽고 간단하게 만들어 줍니다. (쉽고 간단하다고 해도 실상은 괭장히 어렵습니다. 저도 물리학을 전공했지만 수박 겉핥기의 겉핥기 정도 밖에 알지 못합니다. 현대 물리학의 기본이론은 상대론적 양자장론 (Relativistic quantum field theory)인데 이것은 모두 Noncommutative 수학으로 되어있습니다. Noncommutative 수학은 Commutative 수학보다 어마어마하게 더 복잡하고 이해하기가 어렵습니다. 불행인지 다행인지는 몰라도, 양자장론은 어마어마하게 어렵지만 또한 어마어마하게 흥미롭습니다.) 상대론은 언뜻 보면 파라독스를 가지고 있는 것처럼 보이지만 이것은 전혀 사실이 아닙니다. 상대론에는 어떠한 파라독스도 없읍니다. 파라독스가 하나라도 있었다면 당연히 물리이론이 될 수 없었습니다. E=mc^2 라는 유명한 식은 아인슈타인이 그의 상대론으로 부터 처음으로 유도하였지만, 조금뒤에, 빛(=전자기파) 의 에너지와 운동량과의 관계식(E=pc)과 뉴턴의 운동법칙으로 부터 아주 쉽게 유도할 수 있다는 것을 보여 주었습니다. 상대론은 우리의 생활과 떨어져 있는 것이 아니고 아주 밀착되어있습니다. 전자기파, 원자, 원자핵, 등등 뿐만 아니라, 매일 보고 쓰는 자석, 모터, 발전기 같은 것도 상대론 없이는 제대로 이해할 수가 없습니다. 만약 우리의 시공간이 뉴턴적 시공간이었다면, 발전기도 모터도 모두 불가능했습니다. 즉 전기가 없는 세상입니다. 끔찍하지 않습니까? 제 생각에는 아마도 생명체도 태어날 수 없었을 것 같습니다.
@@something_blue_studying 긴 글을 읽어 주셔서 감사합니다. 저는 대학 1학년 역학시간에서 상대론을 처음 접하였는데 이해할수도 없었고 받아 들일 수도 없었습니다. 이로인하여 심리적 갈등을 많이 격었는 데, 이 모든 것이 맥스웰 방정식(특히 Covariant form)을 배움으로써 한꺼번에 해결이 되었습니다. 그 때의 희열을 50년이 지난 지금도 잊을 수가 없습니다.
@@kangheeju1204 또하나 재미있는 사실을 덧붙이자면, 잘 생각해보면, 고등학교 수준의 전자기학 지식만으로도 뉴턴적 시공간 개념이 틀렸다는 결론을 낼수 있다는 것입니다. 하지만 고등학교 수준의 전자기학 지식만으로는 뉴턴적 시공간 개념이 틀렸다는 것은 알수 있어도 시공간의 성질에 대한 정답은 유도할수는 없으며,그 정답을 유도하기 위해서는 맥스웰 방정식을 완전히 알아야합니다. 또한, 맥스웰 방정식은 비뉴턴적 시공간의 성질에서 온 것이기 때문에, 거꾸로, 비뉴턴적 시공간의 성질(과 쿨롱법칙)으로부터 맥스웰 방정식을 유도할 수도 있습니다. 또한 20세기에 와서, 맥스웰 방정식은 "상대론적 양자론은 gauge 변환 (=Local phase 변환) 에 대하여 불변이어야 한다"는 상식(common sense)적인 필수조건으로 부터도 유도할 수있다는 것을 발견하였는데, 이 발견이 상대론적 양자장론 (Relativistic quantum field theory)의 시작이 되었습니다.
고침: 또한 20세기에 와서, 맥스웰 방정식은 "상대론적 양자론은 gauge 변환 (=Local phase 변환) 에 대하여 불변이어야 한다"는 상식(common sense)적인 필수조건으로 부터도 유도할 수있다는 것을 발견하였는데, 이 발견이 양자 게이지장 이론(Quantum gauge field theory)의 시작이 되었습니다.
![[술술과학] 역사를 알면 특수상대성이론은 더 재미있을 걸?｜특수상대론#2](/img/logo.svg){kind=logo}
