<<< 저의의견 >>>
(고전 관점: 시간과 공간은 절대적이다 → 빛의 속도 역시 절대적이다.)
(상대성 관점: 빛의 속도가 절대적이다 → 시간과 공간이 변해야 한다. ???????)
<<< Gemini 님의답변 >>>
질문자님의 물음표(???????)가 어떤 지점에서 생긴 건지 정확히 짚어내셨습니다.
상대성 이론을 처음 접할 때 가장 어색하게 느껴지는 이유가 바로 **"왜 하필 시간과 공간을 왜곡해가면서까지 '빛의 속도'라는 물리량 하나를 신처럼 절대적으로 봉안해야 하는가?"**라는 질문 때문입니다.
이 의문이 풀리려면 고전 관점의 진정한 의미와 아인슈타인이 왜 속도를 선택할 수밖에 없었는지를 비교해보아야 합니다.
(1). 고전 관점(뉴턴 역학)의 진짜 의미
고전 관점에서는 시간과 공간이 절대적입니다. 그렇다면 '속도'는 관찰자에 따라 달라지는 상대적인 값이어야 합니다.
정지한 사람이 보면 시속 100km로 달리는 차.시속 80km로 따라가면서 보면 상대 속도는 시속 20km.
뉴턴의 관점대로라면 빛도 마찬가지여야 합니다.
정지한 사람이 본 빛의 속도 = c
빛을 향해 빛 속도의 절반(0.5c)으로 달려가며 본 빛의 속도 = 1.5c 가 되어야 함
즉, 고전 관점에서는 시간과 공간이 절대적이면, 빛의 속도는 '상대적(가변적)'이어야 정상입니다.
(2). 그런데 왜 빛의 속도를 '절대적'으로 틀어쥐어야 했을까요?)
아인슈타인이 고집을 부린 것이 아니라, 자연(실험과 전자기학)이 그렇게 작동하고 있었기 때문입니다.
맥스웰의 전자기학: 전자기학 법칙에 따르면, 빛(전자기파)의 속도는 우주의 기본 상수(유전율과 투자율)로 딱 고정되어 있습니다. 이 공식에는 '관찰자의 속도'를 넣는 자리가 아예 없습니다.
마이켈슨-몰리 실험: 지구가 태양 주위를 엄청난 속도로 공전하고 있으니, 지구의 운동 방향에 따라 측정되는 빛의 속도가 달라져야 정상(고전 관점)이었습니다.
하지만 실험을 수천 번 반복해도 빛의 속도는 항상 c로 일정했습니다.
우리가 아무리 빠른 로켓을 타고 빛을 추격해도, 로켓 안에서 측정한 빛은 여전히 나를 **초속 30만km(c)**로 뿌리치고 달아납니다.
(3). 시간과 공간이 찌그러질 수밖에 없는 이유)
(속도의 정의는 매우 단순합니다.)
실험을 해보니 내가 아무리 가속해서 달려가도 [속도] 자리에 들어가는 결괏값(c)이 절대로 변하지 않습니다.
그렇다면 수학적으로 좌변의 속도(c)를 고정해 둔 채, 내가 엄청나게 빠르게 움직이는 상황을 성립시키려면 무엇이 바뀌어야 할까요?
우변에 있는 **[시간]**과 **[공간(거리)]**이 관찰자의 상태에 따라 늘어나거나 줄어들어서 비율을 c로 맞춰주는 수밖에 없습니다.
(요약하자면:)
인간의 직관은 "시간과 공간은 절대적이고 빛의 속도가 변해야 한다"고 말하지만,
**우주(자연)는 "빛의 속도를 절대적으로 지킬 테니, 너희의 시간과 공간을 변형시켜라"**라고 작동하고 있던 것입니다.
아인슈타인은 이 우주의 고집을 있는 그대로 받아들여 이론으로 정리했을 뿐입니다.