역사적으로 전자기파가 광속으로 전파되는 이유, 증명은 어떻게...

 

 

(최근 과학갤러리 게시물 수정본)   역사적으로 진동수(주파수)가, 다양한  전자기파가 빛의 속도로 전파되는 이유, 증명은 어떻게 이루어 졌는가?   전자기파를 진동수별로 대략 분류하면 다음과 같다.   전기적 진동               100(Hz) 라디오파                   5X10^5 ~ 10^6 FM, TV                     10^8 레이져                      10^10 가시광선(빛)              5X 10^14 ~ 10^15 X - 선                       10^16 핵에서 방출된 감마선  10^21 우주선속의 감마선      10^27     색칠한 부분이나 (  )는 좀 더 알기 쉽게 설명하기 위하여 첨가한 부분이다.   과갤에 이와 관련된 질문이 자주 언급 되어 설명하고자 한다.   (비단 과학갤러리뿐만 아니라 물리학을 배운 사람도 전자기파와 광속(光速)간의 정확한 관계를 모르고 있는 사람이 흔하다. 이번 기회에 다시 한번 상기하기 바란다.)   광속은 물리학의 제1본질과 깊은 관계를 가지고 있다고 생각된다.   (제로존 이론은 빛에 대해서 거듭 설명한 바 있지만 역시 우리가 사는 세계와 빛의 관계는 불가분의 관계에 있음은 자명하다.   제로존 이론은 모든 삼라만상이 근본적인 기본재료(original material) 및 근원(source)이 빛으로 구성되어 서로 같은며 단지 그 차이는 빛 알갱이의 개수 차이 곧 진동수 차이, 시공간의 크기 차이에 있음을 설명하고 있다.   물리학적 용어로 간결하게 설명하여 최소 에너지인 플랑크상수 h= 빛의 속도c = 미터법에서 정의한 1초 s = 1 그것이다.   이러한 설명은 우리가 살고 있는 세계에 대한 물리학적 표현 중에서 지금까지 인류가 고안한 어떤 이론보다도 매우 간단하게 설명하고 있다. )   모든것은 시, 에이치, 에스 이퀄 일,  이 하나로 설명된다.   모든 사람들이 말하고 있는 '하나', 이 하나의 개념이 '빛'으로, 통일적으로 묘사하여  이것을 구체적으로 설명 할 때 빛의 속도 개념은 매우 중요하다.     첫째, 광속이 유한(有限)이라는 발견, 그리고 광속을 처음 측정한 사람은 누구인가?    둘째, 역사적으로 전자기파가 광속으로 전파되는 이유, 증명은 어떻게 이루어 졌는가?   셋째, 광속과 전자기파의 속도, 광속불변의 원리가 나오게 된 시간적 구성순서는 어떻게 되는가?   넷째, 전자기파의 예언은 쉽게 이루어져서 맥스웰이 아인슈타인 보다 먼저 광속일정의 원리를 발견했을까?   다섯째, 광속 일정의 원리는 관성계(慣性系)에만 해당하는가?     첫째 질문에 답한다.   광속은 잘 알려진 바로 너무나 빠르기 때문에 고전 물리학자들(케플러, 데카르트 등)은 무한대라고 생각하였다.   (예를 들어 케플러는 <비텔로 속편 제1장 명제5, 1604년>에서 ‘빛은 시간이 걸리지 않고 순간적으로 전달된다. 왜냐하면 빛은 물질성이 없기 때문이다’ 라고 서술하고 있다.)     17세기 '갈릴레오'는 광속을 유한하다고 생각한 최초의 학자인데 여러번 실험에도 불구하고 실패했다. 그래서 그는 광속을 '순간적으로 해야 할 것이다' 라고 설명해야 했다.  마지막 실험이 1666년 경이다.    (갈릴레오의 실험은 실패로 끝났지만 단지 논의나 주장에 그치지 않고, 실험을 통하여 광속이 빠르더라도 유한 하다는 사실을 강조한 것이다. 그의 방법은 나중에 시행된 정밀 실험의 원형이 되었다는 의미에서 그 의의가 크다고 할 수 있다.)   광속의 초기 측정은 빛이 너무 빨라 천문학적 거리를 진행해 갈 때의 빛의 현상을 이용하지 않으면 안되었다. 빛의 속도를 처음 측정한 사람은 덴마크의 '뢰머' 였으며 이때의 측정은 현재와 30%정도 오차가 나는 c=2.14X10 ^ 5 km/s 였다. 이때가 1676년 이었다.   (뢰머는 카시니와 함께 목성의 제1위성을 관측 하였을 때 식(食)이 일어나는 시각이 부동이라는 사실을 알게 되었으며 이것으로부터 광속을 결정 하였다. 당시에 알려져 있던 지구의 공전괘도의 지름 값을 사용한 것이다.)   15년 후 '뢰머'의 측정방법을 사용하여 '호이겐스'가 재 측정 했으며 '브래들리'가 1729년 지금의 값으로 환산하면 c=3.01X10^5 km/s 였다.   '맥스웰'은 1864년 논문에서 전자기장의 기본 방정식을 제출하여 전자기파를 존재를 예언한 바 있다. 이 결과는 1856년 '베버'와 '콜라우쉬'의 전자기 실험에 의한 측정값과 일치한 바 있다. 따라서 빛의 속도가 먼저 측정되었으며 전자기파의 속도는 빛의 속도와 근접하여 빛을 전자기파의 일종으로 생각하기 시작한 것이다. 그리고 현재 단순히 빛이라 한다면 전자기파를 생각하면 된다.   (빛은 전자기파 중 눈에 보이는 가시광선을 말한다.)   둘째 질문에 답한다.   맥스웰의 방정식과 편미분 과정, 전문용어 등을 일일이 여기에서 표현할 수 없으므로 말로써 대신 하는데 구체적인 식의 유도과정과 빛의 속도와 비교한 것은 전문교재를 참고하기 바란다.     (이 부분은 전문적인 기술이기 때문에 대강 그 윤곽을 알면 된다.)   맥스웰이 전자기학을 집대성하여 4가지 방정식을 만들때 전기장과 자기장 두가지가 결부된 방정식중 하나를 선택하여 양변에 컬(curl)을 취하여 전기장(자기장)의 세축 성분에 각각 성립하는 세개의 식을 표현할 수 있다.   이 세개의 축중 하나를 선택하여 x와 t에만 의존하는 식을 쓸수 있다.   이 때 상기 식의 의미를 이해하기 위해서 x방향으로 움직이는 코사인 함수로 주어진 파동식은 시간이 t일때 x 에 놓인 매질을 띤 변위 y(x,t)인 일반 파동방정식을 보여줄 수 있다.   이 식을 x에 대해서 두번 편미분한 결과와 y에 대해 두번 편미분한 결과의 식을 결합하여 하나로 보여줄 수 있다.   이식은 상기의 컬을 취한 방정식에 있는 유전율 x 투자율의 항과 비교하여 일반 파동방정식에 있는 1/v^2(v는 속도)에 대응할 수 있음을 맥스웰이 운 좋게도 눈치챈 것이다.   이로부터 맥스웰은 속도와 유전율x투자율(루트속) 관계에서 전자기파의 속도가 당시 측정한 빛의 속도와 매우 흡사하다고 생각하여 전자기파가 바로 빛일지도 모른다고 생각한 것이다.   유전율은 쿨롱법칙에 나오는 비례상수이고 투자율은 자기장에 대한 법칙인 비오-샤바르 법칙에서 나오는 비례상수를 계산에 대입해서 거리에 관한 상수(오늘 날 빛이 1초 동안 달린거리와 비스무리)를 얻어낸 것이다.   맥스웰이 전자기파가 빛의 속도와 같아서 전자기파를 예언한 것은 상기 편미분 과정 등을 거쳐 분석해서 나온 것으로 말이 쉽지  결코 쉽게 발견해 낸 것이 아니다.  소위 오랜 노력에서 나온 '직감'이라는 것이 있는것이다.     맥스웰 자신이 만들어 낸 방정식과 일반 파동방정식에서 나온 두 개의 식을 방정식을 만드는 과정에 요렇게 조렇게 맞추어도 보고  뜯어도 보고 하는 등 오랜 시간에 걸쳐 분석하여 비교해 본 결과이다.   셋째, 넷째 질문에 답한다.   둘째 질문에 대한 답변을 역사적으로 고려하면서 생각한다.    빛이 전자기파의 일종임을 알게 되었지만 빛이 파동이라면 매질이 꼭 존재하여야 하는 것은 의심의 여지가 없었으므로 빛의 매질에 에테르라는 이름이 붙여진 것이다. 이런 소동은 우여곡절을 겪어 1887년 마이켈슨- 몰리 실험을 거치게 되었다.   아인슈타인은 맥스웰이론이 <상대성 원리>에 위반되지 않는 것을 인정하고 광속이 광원의 속도에 의존하지 않는다는 것을 원리로 하여 새로운 상대론을 만든것이다. 이 때가 1905년이다.   참고로 19세기 말의 3대 발견이라 할수 있는 사건이 특수상대성이론 발견 바로 얼마전에 터졌다. 1895년 x선 발견, 1896년 방사능 발견, 1897년 전자의 비전하 발견이 그것이다.   20년 지나 1917년에는 밀리컨이 기본전하량을 측정하여 전자의 비전하를 이용하여 전자의 질량이 실험실에서 제대로 측정되기에 이르렀다. 현재 전자의 의미로 사용한 것은 1900년부터 였다.      다섯째 질문에 답한다.   이 때부터 광원의 속도는 좌표계에 따라 달라지지만 광속은 좌표계의 속도에 의존하지 않는 <광속 불변의 원리>가 오늘날 까지 알려져 있는 것이다. 이것이 1차원 등속직선 운동의 관성계에 국한하는 특수 상대성이론에 들어가는 내용이다.   (관성계와 비관성계에 대한 참조 설명)   물체의 운동은 그 운동을 관측하는 기준에 따라 달라지고 운동을 관측하는 기준이 되는 좌표계라고 한다. 지면과 같이 실제의 힘에 의해 운동의 제1법칙, 제2법칙이 성립하는 좌표계를 관성계(inertial frames) 라고 하고, 지면에 대하여 가속도를 갖고 운동하는 자동차, 배와 같이 관성계에 대하여 가속도를 갖는 좌표계를 비관성계(또는 가속도계)라고 한다.   ■ 실제의 힘 물체와 물체, 전하와 전하의 사이에 작용하는 힘, 즉 항력, 장력, 마찰력, 부력, 중력, 만유 인력, 전기력, 자기력 등을 실제 존재하는 힘이라고 한다. 실제의 힘은 'A가 B로부터 받는 힘'과 같이 두 물체 사이에 작용하고 반드시 반작용이 있다.   ■ 지면은 지상의 물체에 대하여는 보통 관성계로 생각하지만 엄밀히는 관성계가 아니다. 지구는 자전하면서 태양 주위를 공전하므로 지면은 지구 중심으로 향하는 가속도와 태양을 향하는 가속도를 갖고 운동하고 있어 비관성계인 것이다. 엄밀히 말하면 항성계를 관성계로 볼 수 있어 운동의 제1법칙(관성의 법칙)은 다음과 같이 표현 된다. '물체가 외력을 받지 않으면 항성계에 대하여 정지, 또는 등속 직선 운동을 계속한다.'   ■ 관성계에 대하여 등속 직선 운동하는 다른 좌표계도 관성계이며, 한 관성계(등속도 운동하는 배)에서의 물체의 운동을 기술할 때 다른 관성계(지면)를 기준으로 하여도 그 운동의 가속도는 동일한 값으로 표시되고 운동 방정식도 같은 형태가 된다.     관성계를 아주 쉽게 예를 들어보면 갑이 A라는 자동차에 타고 을이 B라는 자동차에 탔을 때 A와 자동차(자동차 내부에 있는 모든 장치나 시설물)는 시공간적으로 일체의 하나로 보는 것이다. B도 마찬가지다.   그래서 A라는 관성계, B라는 관성계라는 표현을 쓸 수 있다. 그 다음은 뉴턴의 운동법칙을 사용하는 것이다. 뉴턴의 운동 법칙에 있어서 절대시간과 절대공간의 개념을 수정, 확장한 것이 아인슈타인의 상대성 이론이라고 생각하면 된다.       즉 움직이는 광원(빛을 내는 물질, 아인슈타인은 광원, 반짝거리며 달리는 로케트이든 다른 어떤 항성이든 간에 정지해 있거나 어떤 속도로 움직이든 광원의 입장에서 볼 때 옆에서 지나가는 빛의 속도는 항상 초속 30만 km로 달린다고 생각한 것이다.)에서의 빛은 그 방향에 따라 파장과 진동수는 다르나 속도는 일정하다. 특히 움직이는 거울에 반사시키면 파장과 진동수는 변하지만 속도는 불변이다.   가속인 경우 일반 상대성이론에 들어가는데 주의할 것은 광속이 일정하다 함은 관성계뿐만 아니라 비관성계에서도 그 원리가 작동된다.   다만 비관성계에서는 어디 까지나 가속도(가속, 감속) 운동이 핵심이므로 광속인 경우 특수상대성이론에 의존하고 비관성계에서는 광속일정을 토대로 하여 상대론적 속도가 주어진다. 따라서 속도가 달라진다고 하여 광속일정의 원리가 훼손되는 것은 아니다.   일반 상대성이론은 특수 상대성이론과 별도가 아니라 특수 상대성이론을 기초로 확장한 이론임에 유의 한다.      어디까지나 광속이 일정하다는 뜻이지 물체가 지닌 속도가 일정하다는 의미가 아니기 때문이다.   이는 쌍둥이 패러독스에서 자주 나오는 설명에서 서로 멀어지는 경우 서로가 시간이 늦게간다는 기술 그것이다.   누가 운동하고 있는지를 알아차리는 것은 지구를 떠나 귀환하는 경우이다. 제로존 이론은 특히 광속일정의 원리를 너무 '광속'이라는 용어에만 국한해서는 안될 것이며 시간 - 길이 - 속도의 상관관계에서 살펴보아야 할 것으로 생각한다.   즉 <관계>개념 속에서 광속의 진정한 의미를 찾아야 할 것이다. 이러한 해석은 광속일정의 개념과 관련하여 아인슈타인이 고려한 시간과 공간이 별도가 아닌 시공간 개념을 더욱 충실하게 해석할 수 있을 것이라 생각된다.      광속불변의 원리가 나온 이후부터 길이표준, 시간표준이 별도로 나오는 것이 아니다. 1896년 이래 길이(1m)의 단위는 광속의 정의와 함께 빛이 진공속에서 3.335640952 X 10^-9 초 동안 주행한 거리로 정의 하고 있음에 주목해야 한다.   참고로 광자의 질량이 0이라고 알려진 것은 광자가 광속도 c로 움직이기 때문에 결코 정지할 수 없다.   특수한 경우가 아니면 정지질량이라는 말을 현재 사용하지 않고 그냥 광자 질량을 0이라고 하는데 E = mc^2에 의해 에너지와 질량은 등가이며 광자는 진동수에 비례하는 에너지의 관계식 E = hv(v는 진동수)에 의해서 결국 광자는 질량을 가지고 있다.   E= mc^2 은 상대론적 질량을 뜻하는 것이고 이제 물리학에서는 낡은 개념이며 현재 질량 m이란 m^2 = E^2/c^4 - p^2/c^2으로 정의되어 속도에 무관한 양(불변질량)을 사용한다.    오늘 날  광자질량은 완벽하게 실험적으로 질량0으로 증명된 사실이 아니다. 그러나 너무 작아 정밀하게 측정하는 것이 불가능하게 알려져 있어 간접적으로 광자가 가질수 있는 질량의 한계를 측정하고 있다.   현재까지 실험적으로 확인된 광자의 질량은 6 X 10^-17 eV보다 작아야 한다고 결론짓고 있다. (제로존 이론은 이 상한치 보다도 극 미소하나마 높게 이론적으로 계산된 바 있다.)   (제로존 이론은 광자 한 개의 질량이 숫자1로서 1 Hz이며 7.1 X 10^-51 kg,  4.1 X 10^-15 eV 등으로 계산상으로는 매우 정밀하게 이미 계산해 놓은바 있다.이러한 계산은 이론 물리학적으로 전무후무한 일로 지금까지 지상의 어떤 천재 물리학자라 하더라도 계산해 낸바 없다)     다음은 댓글 인데 12월 3일 오후 2시 15분 현재 조회수 1181회로 다른 게시물이 상대도 할 수 없을 만큼 제로존 이론에 대해서 과갤에서 제로존 이론이라는 명칭만 나와도 꾸준히 관심을 가지고 있음을 보여준다.     해룡도사 빛이(광자) 질량을 가지고 있기 때문에 속도를 측정할수 있다고 생각합니다. 만약 진공의 속도를 측정한다면 어떻게 나올까요? 질량 제로인 진공속도는 무한대가 나올까요? .....우주의 팽창속도와 관련하여 많은 궁금증이 생기네요......ㅎㅎ 2007/11/30 제로존 우리가 살고 있는 세계는 측정의 세계이므로 이론 수학적인 세계가 아닙니다. 이 말은 빛이 쬐금 이라도 질량이 있다면 진공속을 나는 빛의 속도보다 크지 않을 것입니다.0.9999999.... c 정도가 될것입니다. 그리고 진공의 속도란 적어도 물리학에서 무의미한 질문 같습니다. 정의, 공리, 정리, 증명의 순으로 쌓아가는 수학과 달리 물리학은 자연을 설명하는 표현이 적어도 세개 이상 물리량이 결합하여 각각의 의미를 알아 낼수 있는 구조로 되어 있습니다. 61.250.113.13 2007/11/30 제로존 가령, 시간은 무엇인가? 진공은 무엇인가? 힘은 무엇인가? 등에 대한 답변은 그 자체로써 질문이 성립하지 않는 것 같습니다. 비유 하자면, 물에 빠진사람이 자기 머리를 잡아 당기는 것 과 같습니다. 61.250.113.13 2007/11/30 해룡도사 네.. 감사합니다..^^ 속도에 대해서 공부 많이합니다. 2007/11/30 해룡도사 혹시 뉴트리노의 질량은 광자와 비교할때 어느정도 값을 나타내는지 궁금합니다. 몇 ..eV? 2007/11/30 해룡도사 쏠레아님이 주장하는 광속무한대론도 일리있는 사고실험 같은데 제로존님의 생각은 어떠하신지 궁금합니다..^^ 2007/11/30 제로존 답변하기 어려운 것만 골라서 물어요~ㅎㅎ 여하튼 물질 세계에서 전하를 가지면서 가장 쬐그만 질량을 가지는 소립자는 잘 알려진 전자입니다. 9.1x10^-31kg 정도이니까 너무 너무 작은 놈이지요. 그런디 이 것보다 작은 놈이 중성자 새끼라고 하여 일본에서 넘어온 말로 중성미자, 곧 뉴트리노지요. 3종이 있는데 현재 상한치가 각각 2ev, 0.19Mev, 18.2Mev로 알려져있지요. 61.250.113.13 2007/11/30 제로존 자세한 수치는 여기서 곤란하고요... 내가 계산한 바로는 전자 중성미자는 상한치가 조금 넘고요. 뮤온 중성미자는 실험치가 맞지 않았는데 최근에 상한치가 조정되어 0.19Mev보다 적게 나오고 제일 큰 놈인 타우 중성미자도 상한치를 만족시키고 있습니다. 하이젠베르크가 말한 것처럼 잘 알려진 기본 소립자를 계산에 이용하여 bottom up으로 일련의 관계식으로 보여주고 있습니다. 왜 하필 그러한 질량이냐에 대한 이유를 대기 위해서죠. 뉴트리노와 관련하여 흥미스러운 점은 밀리니엄 수학문제로 악명이 높은 리만가설 문제와 관련이 있다는 것입니다. 61.250.113.13 2007/11/30 제로존 숫자 개념과 관련하여 인류는 개수를 세는 개념에서 출발하여 현재의 아라비아 숫자의 10진수 체계로 발전되었지요. 1+2 = 3이라는 것은 4칙연산에 대한 수학적 정리 곧, 우리가 쓰는 숫자란 수학적 연산의 대상으로 나온 것입니다. 61.250.113.13 2007/11/30 제로존 여기서 무한이라는 재밌는 개념이 들어있지요. 한 때 수학 천재 가우스는 무한에 대해서 너무나 골똘한 나머지 무한을 -1이라고 한 기술이 있습니다. 무한 개념은 참으로 흥미로운 주제입니다. 그러나 물리학에 들어와서는 수학처럼 관심을 받고 있지 못하고 있습니다. 어찌 ?건 유한한 수로 표현하라는 것일까요. 무한히 나오는 계산은 무조건 혐오합니다. 무한은 무한소이건 무한대이건 개념이지 숫자가 아닙니다. 그러나 무한개념을 정성적으로 유한화 시키는 것은 흥미로운 주제이지요. 61.250.113.13 2007/11/30 아티빠 나 요즘 제로존?이 좋아질려고해. 2007/11/30 제로존 영국 물리학자 중에 디랙이 있습니다. 에너지가 높은 감마선으로 아무것도 없다는 진공(공기,물질을 완전히 제거한 공간)에 쏘았더니 진공이라 무의 바다에서 전자가 튀어나왔으며 그 빈자리는 양전자라는 것입니다. 그 빈자리는 진공의 구멍으로 질서를 잃고 흡사 구멍이 움직이는 것으로 묘사했지요. 이런 개념은 이제 사라졌지만 고체 결정에 홀이라는 개념을 만들기도 했지요. 이러면 진공 곧 없는듯한 무의 바다가 대강 어떤 것인지 상상이 갈 것이라 생각됩니다. 61.250.113.13 2007/11/30 제로존 아티빠/ 컴티를 너무 좋아하시는 모양이죠. 숫자 계산에 흥미가 있습니까? 61.250.113.13 2007/11/30 시로 제가 생각하기론 상대성이론은 기체에서도 볼 수 있습니다. 가령 한곳에 기체를 가둬넣고 이것을 기체와 같은 속도로 움직이면 이 기체는 상대적으로 멈추게(시간 지연) 됩니다. 시간동안 안쪽 벽에 부딪치는 기체가 적어지니 그렇게 말할 수 있습니다. 다른 설명으론 여기에 얼음이 있다고 치면 이 얼음이 녹는 시간은 바깥보다 느립니다. 이것이 상대성이론의 그것과 연관돼 있다면 우리의 세상은 그것으로 가득차고 그것으로 이루어져있다고 할 수 있지 않을 까요? 125.180.214.53 2007/12/01 제로존 띠~웅~ !시로님의 말씀이 참으로 어렵습니다. 또 한번 띠~웅~ 제가 아는 범위가 너무 협소하군요. 조금 더 명확하게 설명바랍니다. 61.250.113.13 2007/12/01 시로 제로존의 미시적 세계의 이야기를 조금 더 거시적인 세계로 옮겼습니다. 이렇게 설명 하면 더 쉽게 일반인이 이해 할 수 있지 않을까요? 125.180.214.53 2007/12/01 제로존 시로님의 이야기를 들으니까 인공 동면 생각이 나는군요. 제게 못된 버릇이 하나 있는데... 질문을 받거나 생각을 할 때 엉뚱한 소리로 들릴지 모르지만 이런 생각들을 어떤 공식을 빌려와 계산을 해서 정량적으로 표현해낼까를 항시 생각합니다. 요런 생각을 하다보니까 계산이 머릿속에 막히면... 띠~웅 한다니깐요...ㅎㅎ 61.250.113.13 2007/12/01 해룡도사 저도 띠~~웅 ㅋㅋ 잘 이해가 안가서,,,,... 자세히 설명좀.... 2007/12/01 시로 당황..~! 지금 전 당황했습니다. 제가 한 말에 대해 자세히 설명을 하라고 하니 머릿속이 뒤죽박죽이 됐습니다. 당연하다고 생각하는 것을 갑자기 설명 하라고 하니 난감하네요. 제 말을 쉽게 생각합시다. 설마 아직도 이해 못했나요? 125.180.214.53 2007/12/01 시로 이야기를 들어보니 상대성 이론 같은 것은 수학식으로만 설명 가능 하다는 이야기 입니까? 미시적인 것에 대한 설명을 어느 정도까지는 거시적으로도 설명 할 수 있다고 생각했는데 이거 설마 제가 잘 못 생각하고 있는 걸까요? 125.180.214.53 2007/12/01 제로존 으이 뜨거워~! hot(호떡+오뎅+떡볶이!) ! 시로님한테 제대로 혼나네요~ 반드시 수학식으로가 아니라 개념도 좋은데... 그냥 편안하게 설명이 길어도 좋으니 부탁드립니다. 제가 좀 참으로 모자란 점이 있습니다. 재미난 이야기가 있으면 곁들여도 좋습니다. 61.250.113.13 2007/12/01 시로 휴~ 그만 자러 갈려고 했는데 그렇게 부탁하니 조금 더 이야기 해보겠습니다. 125.180.214.53 2007/12/01 해룡도사 거시적인 현상을 어차피 설명하려면 미시적인 측정을 해야하지 않을까 생각됩니다. 2007/12/01 해룡도사 아 ~호떡 갑자기 호떡이 먹고싶다,^^ 제로존님 하나만 주세요...^*^#$#$ 2007/12/01 시로 당연히 그래야죠 하지만 제 말은 일단 위에처럼 설명하는 게 더 간편하고 쉽게 이해 할 수 있지 않을까요? 상대성론을 설명 할 때 빛이 어쩌고 하는 것보단 낫다고 생각합니다. 125.180.214.53 2007/12/01 제로존 시로님의 생각을 다시 한번 숙제로 생각해보겠습니다. 여담으로 교육의 어려움을 이야기 한 번 해볼께요.(아는 사람은 썰렁~) 61.250.113.13 2007/12/01 제로존 엄마가 다섯살 난 아들을 가르키기 위해, 저녁마다 잠자리에 들기전에 스스로 씻고 장난감도 가지런히 정돈하는 착한 어린이의 이야기를 들려줬다. 그러자 얘기를 다 듣고 난 아들이 엄마에게 물었다. "엄마, 그 애는 엄마도 없대?" (해룡도사님 언젠가 연락되면 내가 호떡 사주지요.) 61.250.113.13 2007/12/01 시로 제가 말주변이 없어 잘 전달하지 못하는 것 같네요. 다음에 기회가 된다면 잘 정리해서 설명해 보겠습니다. 125.180.214.53 2007/12/01 해룡도사 ㅎㅎ 썰렁 ㅋㅋ.. 언젠가는.... 뵈올날이 있겠지요. 주박님과 즐거운 시간은 보내셨는지..?ㄳ 2007/12/01 제로존 아니 ~ 어떠케 아라찌 ? ㄳ ㅡ> 감시 ? 61.250.113.13 2007/12/01 제로존 여수 세계박람회 개최결정!! 여수시민 여러분~ 너무너무 고생하셨습니다. 갱상도 문둥이가 개최결정 소식 드라마를 보고 눈물이 났습니다. 과갤 여러분들도 함께 축하해 주세요. 끈질김과 투지의 대한민국 파이팅!! 61.250.113.13 2007/12/01 제로존 비린내 나는 생선가게 아지메와 이빨빠진 아저씨가 꽹과리치며 좋아하는 모습을 보고 아~저런 모습이 우리가 사는 진정한 순수한 모습이구나 하고 가슴이 정말로 찡했습니다. 정치싸움과 불신으로 가득찬 신문내용만 보다가 내가 그동안 쌓였던 스트레스가 한순간에 사라지더군요... 61.250.113.13 2007/12/01 시로 빛 과 기체 전 두 상황이 같다고 봅니다. 그런데 상대성이론에서 에테르가 왜 없다고 치는지 이유 좀 알아봤으면 좋겠네요. 에테르가 있기에 광속이 불변 한 것이 아닌가요? 125.180.214.53 2007/12/01 시로 가령 소리는 아무리 크게 틀거나 빨리 움직여도 도착 하는 시간이 같습니다.(단 속력 제한=기체 속력) 여기에 덧붙이자면 한곳에 가둔 기체 한 개가 벽을 한번 때리는 것 을 시간으로 기준을 잡으면 분명 빨리 움직일수록 벽에 부딪치는 주기가 느려지고 그 결과 기준으로 삼은 시간 역시 느려지게 되므로 결국 바라보는 입장에서도 속력이 같아 보일 겁니다. 125.180.214.53 2007/12/01 시로 역시 다시금 생각해도 비슷합니다. 125.180.214.53 2007/12/01 시로 물질의 변화가 있어야 우리는 시간을 인식합니다. 여기선 기체를 예로 들었지만 우리의 세계의 변화를 주는 모든 것(중력을 이루는 입자, 전기장을 이루는 입자, 자기장의 이루는 입자, 모든 상호관계를 이루는 입자)이 빛 입자라고 하면 빛의 속도로 움직일수록 점점 움직임이 둔해져서 우리가 느끼지는 못하지만 궁극적 시간은 점점 느리게 됩니다. 125.180.214.53 2007/12/01 시로 라고 생각해 봤습니다. 제로존님의 의견은 어떻씬가요? 125.180.214.53 2007/12/01 시로 위의 기체 예) 속력=이동거리/걸린시간 [정지|300m/s=300/1][300m/s 이동|300m/s=600/2] 2배 빠르게 이동 했기에 2배 만큼 시간이 느려졌습니다. 125.180.214.53 2007/12/01 해룡도사 시로님! 고생하셨습니다^^ 2007/12/01 제로존 어제 혼나고 무시버서 여태 까지 글을 못올렸는데 해룡도사님께서 1차방탄 해주셔서 고맙심더 ~ 시로님 말씀 너무 지당하심니다. 제로존 의 BBK등장 ! 나머지 한말씀 , 상대성이론에서 에테르가 없다고 한것이 아니고 아인슈타인 할아버지가 필요 없때요~~ 61.250.113.13 2007/12/01 제로존 그런디... 2배 빠르면 2배만큼 시간이 느려진다고 하셨는디??? ...정지면 분모가 0 이 아닌가요? (또 혼날라?) 61.250.113.13 2007/12/01 시로 가정에 알갱이 하나가 벽에 부딧치는 것을 시간으로 삼았기 때문에 3자 입장으로 보면 정지하여 부딪치지 않으면 시간은 계속 늘어 날듯합니다.(무한히 느려졌다) 하지만 입자자신으로 보면 도달해야 거리가 있고 그것에 도달해야 시간으로 인식하기 때문에 도달하지 않는 다면 자신의 시간을 줄어야 되겠죠?(자신은 관측 할 수 없지만 자신의 시간은 느려졌다) 즉 저래도 느려지고 이래도 느려집니다. 결론은 빠르게 움직이면 시간은 느려진다는 거고 제로존님의 답변으론 바깥의 시간은 계속 증가하고 자신은 반대로 줄어듭니다. 제가 서술 했지 않았나요? 자신은 아무리 빨리 움직여도 300m/s로 이동하는 소리 입자를 관측할 수 있다고 즉 자신의 시간을 줄어야겠지요? 하지만 바깥에서 관측하기엔 시간이 늘어납니다. 수식으로도 그렇게 되 125.180.214.53 2007/12/01 시로 네요. 쓰다보니까 느낀 건데 둘 다 같은 말 아닌가요? 125.180.214.53 2007/12/01 시로 속력=이동거리/걸린시간 [정지| 300m/s=300/1] [입자에서 관측=300m/s이동| 300m/s=300/1 300미터 이동하는데 1초가 걸림]==[3자의 입장에서 관측=300m/s 이동|300m/s=600/2 600미터 이동하는데 2초가 걸림]->자신은 1초(300) 바깥에서는 2초(600) 125.180.214.53 2007/12/01 시로 여기서 시간은 입자와 같이 이동하는 가령 한곳에 가두어 놓은 기체 와 바깥에 정지한 한곳에 가두어 놓은 기체 시간은 부딪쳐야 1초로 침 125.180.214.53 2007/12/01 시로 즉 자신은 벽에 도달하는데 1초라고 생각하는데 바깥에선 2초가 걸렸다고 하더라. 125.180.214.53 2007/12/01 시로 분명 같은 시계를 가지고 있는데 달라졌죠? 125.180.214.53 2007/12/01 시로 그럼 자신의 시간이 줄어들어서 그랬다고 밖에 생각 못하잖아요? 125.180.214.53 2007/12/01 시로 엘리건트 유니버스인가? 거기서도 비슷한 내용을 본 듯하네요. 그건 빛을 시계로 쳤지만 그걸 보고 있을 당시엔 이해 못했습니다. 빛의 불변성의 설명과 그러려면 자신의 시간이 느려져야 된다고 했던것 같은데..? 125.180.214.53 2007/12/01 시로 그러므로 제로존님의 정지면 시간이 0 이라는 것도 맞음 125.180.214.53 2007/12/01 시로 모든것은 상대적~ 125.180.214.53 2007/12/01 시로 제로존님이 저보다 잘 알 텐데...? 125.180.214.53 2007/12/01 시로 이제 겨우 시간지연을 설명했다. 125.180.214.53 2007/12/01 제로존 장벽을 돌파하는 아이디어의 씨앗은 다른 사람들의 머리속에 있습니다. 다른 사람들의 지혜를 내 것으로 만드십시오. 시간 지연에 대한 상대성 이론의 의미를 서로 열심히 공부합시다. 열성에 고맙습니다. 또 다른 테마에서 만나기를 빕니다. 61.250.113.13 2007/12/01 시로 네! 저도 다시 만나길 기대할게요. - 어렵다면 지는 거다. by.shiro 125.180.214.53 2007/12/01   여기서 나오시는 시로님은 상대성이론의 시간지연이나 팽창등 상대성이론 및 수식표현, 해석에 대해서 잘 모르고 계시는 분인 것 같다. 따라서 제로존이 시로님에게 무엇이 잘못인지 댓글에서 지적하는 것이 어렵다고 판단하여 지켜보는 사람을 위하여 대화를 원만하게 진행시키고 있다.   참고로 빛이 전자기파의 일종임과 관련하여 전자기학에 관련된 이야기 및 자연계의 4가지힘을 간략히 소개한다.   고전 물리학에는 크게 2가지 분야가 있는데 고전역학과 전자기학이 그것이다. 고전역학을 흔히 뉴턴역학이라고 부르는데 이는 뉴턴 한 사람이 제안하고 거의 완벽하게 완성하였기 때문이다. 상대성이론도 아인슈타인 혼자서 제안하고 완성된 것임은 이미 알고 있을 것이다.   이에 반해 전자기학과 양자역학은 여러 사람이 힘을 합쳐 이룩한 학문이다. 그러고 보면 뉴턴과 아인슈타인은 대단한 천재라고 생각하지 않을 수 없다.   고전 역학은 운동법칙, 전자기학은 전기력에 관한 이론체계이다.   전자기학에는 그 법칙을 발견한 사람 이름을 붙여서 만들어진 법칙들이 많다. 가우스법칙, 옴의 법칙, 암페어의 법칙, 비오사바르의 법칙, 키르히호프법칙, 패러데이법칙 등 헤아릴 수 없이 많다.   그래서 전자기학을 공부할 때는 사람 이름이 붙은 법칙을 순서에 따라 잘 이해하면 전자기학을 제대로 공부하였다고 할 수도 있다.   이렇게 발전된 전자기학을 맥스웰이 집대성 하였다. 처음에는 아주 복잡하고 다양한 현상인 것처럼 보였던 전자기현상이 맥스웰에 의해서 아주 간결하게 정리 되었다.   여러 사람의 이름을 붙인 법칙들이 4개의 비슷하면서 서로간에 대칭성을 보이는 방정식들로 표현되었으며 이 4개의 방정식을 맥스웰 방정식 이라고 부른다.   맥스웰 방정식은 현재 물리학자들이 서로 다투어 침이 마르도록 칭찬하고 있으나 발견 당시에는 이해도 어렵거니와 부정적 의견이 지배적이었다.   맥스웰 방정식은 전자기 현상을 설명하는 데에는 아주 훌륭했으나 그 당시에 보기로 이론적으로 치명적인 결함이 있는 것처럼 보였다.   그것은 절대 옳다고 믿었던 뉴턴 방정식과 서로 모순되기 때문이다. 즉, 등속 운동하는 관측자 간의 변환에 관해서 두 이론이 서로 어긋나는 것이 명백해 졌었다.    이때 대부분의 학자들은 뉴턴 쪽이 옳다고 믿었으므로 전자기 방정식을 고치려고 기도 했었는데, 아인슈타인의 발상이 대 전환을 하여 맥스웰 방정식을 지지하고 나섰던 것이다.  이것이 특수상대성 이론의 출현이다.   전기와 자기는 특수 상대론적 전환관계에서 볼 때 하나의 물리량이 관측자의 운동에 따라 전기장으로도 또는 자기장으로도 보이는 것이어서, 하나로 통일된 것이다.   전자기적 상호작용은 양자론 사상에 기반한 양자역학과 결합되어 양자 전기역학(Quantum Electrodynamics, QED)으로 기술되고 있는데 현재까지 알려진 물리이론 중에서 가장 엄밀하게 실험이 검증된, 현대 물리학의 최고봉이고 핵심적인 이론이다.   다른 모든 상호작용이 이 QED를 모델로 한 확장 또는 변형된 이론을 쓰고 있는 셈이다.   예를 들면 QED에는 게이지 대칭성(gauge symmetry, 시공간의 각 점마다 대칭성 군이 있다는 것, 군(群)이 무엇인가 수학적으로 배워야 한다)이 있는데 이를 수학적으로 좀더 일반화 시킨 모형들이 다른 상호작용 들에도 적용되고 있다.   전자기적 상호작용은 전하들 간에 작용하는데, 전하는 소립자 세계에서도 정확하게 보존되고 있으며(에너지 보존법칙처럼 전하량 보존법칙도 수식 좌우 변 간에도 성립한다) 이는 앞서 말한 게이지 대칭성 때문이다.   전자기적 상호작용 거리는 중력과 마찬가지로 얼마든지 멀리까지 가지만, 천체의 운동에서 큰 역할을 못하는 것은 천체들이 전체적으로 중성을 이루고 있기 때문이다.   강한 상호작용에 비해서는 약하지만 중력이나 약력(베타 붕괴를 일으키는 힘, 베타 붕괴는 원자핵 속에 있는 한 개의 중성자가 양성자, 전자 및 중성미자라는 소립자로 쪼개지는 현상)보다 강하다.   물체를 던져 운동 시키거나, 변형을 일으켜 부수어 뜨리려면 힘이 든다는 것을 잘 알고 있다. 그런데 함에는 중력, 마찰력, 자기력, 전기력, 근육의 힘, 용수철의 힘 등 삼라만상 현상에 따라 종류가 수없이 많은 것처럼 보인다.   물리학이 이룩한 위대한 성과 중의 하나는 겉으로는 서로 다른 형태의 힘들이 따지고 분석해보니 사실은 단 '4가지 종류'로 압축될 수 있다는 것을 밝힌 점이다.   여기서 유의할 점은 전문가가 쓰는 용어로서 ‘힘’ 대신 ‘상호작용’이라는 표현을 사용하고 있다. 특히 소립자 물리학에서는 '힘'이란 용어를 거의 쓰지 않고 4가지 '상호작용' 곧 중력 상호작용, 전자기적 상호작용, 강한 상호작용, 약한 상호작용으로 부르고 있다.    [출처] 역사적으로 전자기파가 광속으로 전파되는 이유, 증명은 어떻게 이루어 졌는가?|작성자 제로존