일시 250119. 광속 불변의 법칙

[민구식]

일시 250119. 광속 불변의 법칙
민구식
 
오늘은 이야기가 좀 기네요.
티브이를 보다가,
에너지 불변의법칙은 들어 봤지만 광속 불변의 법칙이라는 말은 처음 들어보는 말입니다. 그래서 백과사전을 뒤적여 보았습니다.
빛은 속도를 가지고 있다. 그렇다면 빛보다 빠른 속도가 있다면 거울을 보고 있을 때 거울이 자신을 비출 수 있을 까? 하는 의문을 해 본다면, 빛이라는 입자(전에는 에테르 라고 불렸다고 함), 매질을 통해 자신의 얼굴이 거울을 향해 출발했다가 반사되어 내 눈으로 오기까지의 시간이 필요할 텐데 광속보다 빠르므로 거울로 출발한 빛이 나를 반사 시키지 못할 것이기 때문에 거울은 나를 되 비추어 보여주지 못한다는 이론이다. 이 이론은 모순이라는 것입니다.
상대성 이론에서 볼 때
고속도로를 같은 방향으로 달리는 두대의 차가 있는데 A라는 차는 100Km/H로 다른 B라는 차는 200Kn/h 로 달린다고 하자. A가 볼 때는 B는 100Km/h 의 속도로 진행방향으로 멀어져 가고 있는 것처럼 보일 것이고 반대로 B에서 A 를 보면 100Km/h 의 속도로 반대 방향으로 멀어져 가고 있는 것처럼 보일 것이다. 이런 것을 상대 속도, 겉보기 속도라고 합니다 그런데 두 차가 같은 속도로 달린다면 서로 볼 때 안 움직이는 것처럼 정지되어 있는 것처럼 보일 것입니다. 배경이 움직이지 않는 비교가 없는 상태라면 더욱 그럴 것입니다.
당신과 나와의 거리와 속도는 광속일지 가까워지는 상대일지 멀어지고 있는 건지 모른다는 것과 같은지?
갈릴레이의 상대성 원리에서 이끌어낸 '관성의 법칙'에 따르면, 우리는 일정한 속도로 움직일 때 어느 정도의 속도로 어느 방향으로 움직이고 있는지 알 수 없습니다. 애초에 움직이고 있는지 조차 알 수 없습니다. 이것을 방금 전 자동차의 예에 빗대어 보면, A와 B는 각각 일정한 속도로 움직이고 있기 때문에, 주위의 경치나 상대가 보이지 않으면, 자신이 움직이고 있다는 것을 깨닫지 못할 것 입니다. 또한 A와 B의 속도가 같으면 서로 일정한 거리를 두고 정지하고 있는 것처럼 보입니다. 상대가 보이고 있어도 주위의 경치가 보이지 않으면, 자신이 움직이고 있는 것을 깨닫지 못할 것 입니다. 마찬가지로 손거울에 얼굴을 비추면서 광속과 같은 속도로 달렸을 때에는, 손거울도 자신도 같은 속도로 움직이고 있기 때문에, 자신이 움직이고 있다는 것을 눈치채지 못할 것 입니다. 이 때, 자신도 손거울도 빛도 에테르 안을 광속으로 진행하는 것이기 때문에, 자신의 얼굴에서 반사된 빛은 영원히 거울을 따라잡을 수 없습니다. 얼굴에서 반사된 빛이 거울에 닿지 않으면, 그 빛이 거울에서 반사되지 않으므로, 거울에는 얼굴이 비치지 않게 됩니다. 거울에 얼굴이 비치지 않는다는 것은, 곧 자신이 움직이고 있는 것을 알 수 있다는 것입니다.
아인슈타인은 광속으로 달릴 때만 자신이 움직이고 있는 것을 알 수 있다는 것은 이상하다고 생각했습니다. 그래서 에테르의 존재를 부정하고, 빛에는 갈릴레오의 상대성 원리는 통용되지 않는다고 생각했습니다. 즉, 광속은 관측자에 따라 달라지지 않고 언제나 일정하다고 생각했습니다. 이처럼 아인슈타인은 사고실험을 통해 광속 불변의 법칙에 도달했습니다. 이윽고, 에테르가 존재하지 않는 것이나, 광속이 불변인 것이 실험으로 확인되어, 아인슈타인의 생각이 올바른 것이 증명되었습니다.
설명은 들었으나 이해는 완벽하지 않네요. 아무튼 광속은 달리는 상황에서 쏘나 정지된 자리에서 쏘나 똑 같다는 것입니다. 예를 들어 빛의 속도로 달리는 우주선에서 빛을 쏘면 광속 + 광속으로 두배의 속도로 빛이 나갈 것 같지만 그렇지 않다는 이론이지요. 어떤 상태에서나 빛의 속도는 일정하다. 빛의 원점은 고정된다는 이론이라고 하네요.
이 말을 일상에서, 다른 학문에 적용하면 어떤 결과가 나올까요?
절대 진리는 세월이 지나도 즉 시간이 지나도 변치 않는 것이라면 절대 가치이며, 상대적이지 않는다는 것인데 그런 진리를 찾는 것이 철학이나 종교 같은 것일까요? 신의 존재를 말하는 것일까요?