**(마이컬슨과 몰리의 노벨상을 받은 실패한 실험)**

[cjk2000]

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마이컬슨과 몰리의
노벨상을 받은 실패한 실험

마이컬슨과 몰리의 실험의 목적은 빛을 전파시키는 에테르라는 매질을 찾아내는 것이었다. 그러나 그들의 실험은 실패로 끝났다.

하지만 그들의 실패는 역사상 가장 위대한 성공이 되었다. 이 실패로 에테르가 존재하지 않는다는 것이 밝혀졌고 이는 상대성 이론이 등장할 수 있는 계기를 제공했다.

아인슈타인이 상대성 이론을 만들 때 마이컬슨과 몰리의 실험 결과를 알고 있었는지는 확실하지 않지만, 에테르의 존재를 부정하는 상대성 이론은 마이컬슨과 몰리의 실험으로 쉽게 자리를 잡을 수 있었다.

마이컬슨은 이 실패한 실험으로 1907년 미국 최초의 노벨상 수상자가 되었다.


2.참조했습니다)...

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마이컬슨·몰리 실험은 미국인 과학자인 앨버트 마이컬슨(A. A. Michelson, 1852-1931과 에드워드 몰리(E. W. Morley, 1838-1923)가 1887년에 수행한 실험이다. 빛의 속도가 진행 방향에 관계없이 일정하다는 것을 확인하였고 그에 따라 빛이 매개되는 가상의 물질인 에테르의 존재가 부정되었다. 특수상대론, 특히 광속 불변 원리에 대한 실험적 토대를 제공하였다. 에테르의 존재를 확인하려 했지만 그것을 찾는데 실패했기 때문에, 역사상 가장 유명한 실패한 실험이라고 부르기도 한다. 마이컬슨과 몰리는 이 공로로 1907년 노벨 물리학상을 수상하였다.

에테르의 존재는 왜 가정되었는가?

빛이 파동일까 입자일까에 대한 논쟁은 19세기 후반에 이르러 맥스웰 방정식과 그 속에서 이론적으로 예견되는 전자기파의 발견으로 일단 파동으로 결론지어졌다. 그러나 파동이라면 그것을 매개하는 물질이 있어야 한다는 것이 고전물리학의 상식이었다. 고무줄의 진동, 소리, 물결 등등 모두 진동을 매개하는 물질이 있고, 그 물질의 특성에 따라 파동의 성질 특히 속도가 결정된다. 따라서 다른 방식으로 그 존재가 우리에게 알려지지는 않지만 진공조차도 사실은 빛을 매개하는 물질로 가득차 있다고 물리학자들은 가정했다.

그 가상의 물질을 에테르라고 불렀고, 어떤 성질을 가져야 다른 물질은 저항 없이 운동하면서도 빛의 속도가 그렇게 빠르게 나타날 수 있을지에 대한 연구가 집중적으로 이루어졌다. 이때 가장 간단하고 합리적인 추측은 정지한 에테르의 바다 속을 지구가 운동한다는 것이며, 따라서 지구상에서 빛의 속도를 아주 정확하게 잰다면 빛의 방향에 따라 광속이 다른 값으로 측정되어야 할 것이었다. 지구의 공전 속도는 약 초속 30 km 정도로 일상적 기준으로는 아주 빠르지만 빛의 속도에 비하면 1/10000 정도 밖에 되지 않는다. 따라서, 빛의 속도를 적어도 0.01% 정밀도로 측정하는 기술이 필요하다.



그림 1. 마이컬슨 간섭계 (출처)

마이컬슨 간섭계

마이컬슨의 간섭계 발명 전까지 가장 정밀하게 광속의 변화를 측정한 것은 피조(A. H. L. Fizeau, 1819-1896)의 간섭계로 광속의 5% 정도까지 차이를 잴 수 있었다. 이것은 물론 에테르를 검증하기 위한 실험에 필요한 정밀도에는 많이 모자란다. 마이컬슨은 빔가르개(beam splitter)를 이용해서 빛이 서로 수직한 경로를 여러 번 왕복한 후 다시 만나 만들어내는 간섭무늬를 관찰하는 아이디어를 내놓았다. 그림 1은 이 마이컬슨의 간섭계를 개략적으로 그린 것인데, A가 빔가르개이다.

최초의 실험은 1871년에 수행되었으며 이후 몰리와 협력하여 에테르의 효과를 검증하기에 충분한 정밀도의 실험 장치를 완성하였다. 실험은 막대한 자금과 노력이 들었으며 마이컬슨은 1875년 신경쇠약에 걸리기도 했다. 정밀성을 확보하기 위해서는 주변 환경의 변화 특히 진동의 영향을 제거해야 한다. 이를 위해 실험은 석조 건물 지하실에서 수행되었고 실험 장치는 두께 1 피트에 면적 5 평방피트 정도의 돌판 위에 놓았다. 또한 돌판은 수은이 채워진 통에 띄워 한번 밀면 마찰없이 일정한 속도로 회전할 수 있도록 하였다. 회전에 따라 지구 공전 방향과 다른 방향으로 빛이 진행하게 되므로 결국 간섭무늬에 미세한 변화가 생기는 것으로 기대되었다. 실험 결과는 간섭무늬의 변화를 나타냈지만 실험적 오차 이하로서, 이론적 예측에 비해 확실히 너무 작아 에테르의 영향은 없는 것으로 결론내려졌다. 수치를 언급하자면 마이컬슨-몰리 실험에서는 에테르의 속도가 초속 20 km 이하인 것으로 측정된 것이다. 이후 더욱 개량된 실험에 의하면 1970년대에 이르러 광속은 초속 2.5 cm 이하로까지 정밀하게 측정되었다.



!!!/저의생각 /...

a).
우주공간을 주행하는 관성계 지구에서 발사한 빛알의 속도 절대성을 입증한 마이컬슨과 몰리의 실험결과와

b).
우주공간을 주행하는 관성계 지구에서 발사한 총알의 속도 절대성을 실험한 실험결과는
마이컬슨과 몰리의 빛알의 절대속도 실험결과와 동일한 하나의 물리현상으로 관측이됩니다.

우주공간을 주행하는 지구관성계에서
사방으로발사한 (총알의 속도 절대성)은 (빛알의 속도절대성)과 동일하게 지구관성계의 (빛알,총알)의 발사원점을 기준좌표계로삼아 동일한 제각각 동일한 거리를 동일한 발사속도 크기로 우주 공간을 영구히 날아갑니다.

또한 지구관성계서 발사한 (빛알,총알)의 발사속도 크기와 관성계 지구의 공전속도 크기가 더해지거나 빼지거나 하는 물리현상은 절대로 발생하지 않는다는것입니다.