이번엔 중력에 관련된 철학적 질문의 변천사에 대해서 이해해봅시다.
먼저 지구가 둥글다는 것이 밝혀지게 된 후 만류인력이란 개념이 필연적으로 필요해지게 되었죠. 왜냐하면 뉴턴 이전의 사람들은 물체는
위에서 아래로 떨어진다고 생각했는데 지구가 구형일 경우 지구의 한 부분을 위라고 가정하면 그 반대 방향인 아래의 있는 것들은 더 아래로
떨어져야 했기 때문입니다. 물론 그런 일은 발생하지 않았고 따라서 뉴턴은 일단 왜인지 모르지만 질량은 서로를 끌어당기는 힘인 만류인력이
있어야 한다고 가정할 수 있었던 겁니다. 그 이후로 빛이 절대속도란 가정으로 아인슈타인은 특수상대론을 발표했는데 그 이론은 물체의 속도에
따라 공간이 수축될 수 있다는 내용이었죠. 그럼 왜 빛이 절대속도일 경우 길이가 상대적이게 될까요? 사실 상대속도의 개념은 매우 당연한
개념이라 빛의 속도도 상대속도일 것이라 생각했었죠. 내가 10m/s로 이동하고 같은 방향으로 당신이 20m/s로 달리면 제 기준으로 당신의
상대속도는 10m/s가 되는 것처럼 당연히 빛도 마찬가지로 관측자의 운동에 따라 상대속도일 것이라 생각한 것이죠. 하지만 빛의 속도는
관측자의 속도에 상관없이 약 30만km/s 로 절대적이었던 겁니다. 가변적일 줄 알았던 빛의 속도가 불변이란 것이었죠.
아인슈타인은 일단 광속이 왜 절대인지는 모르지만 기존의 어떤 현상적 결과값에 대칭성을 맞추기 위해서는 기존에 가변이라 생각했던
광속이 불변이기 때문에 기존에 불변이라 생각했던 것중에 하나를 가변으로 바꾸어야 대칭성이 맞는다고 결론을 내린 겁니다.
즉, 그렇게 길이를 불변량에서 가변적으로 바꾸어 대칭성을 맞추었죠. 그럼 왜 길이수축이 되어야 하는지에 대한 설명은 이제 이해가 될 겁니다.
그리고 일반 상대론을 통해서 아인슈타인은 뉴턴의 만류인력을 대체하는 설명을 하게 되었는데 그 과정은 다음과 같습니다.
특수상대론의 결론대로라면 가속에 의해서도 길이가 수축되기 때문에 지구의 만류인력으로 인해 인간이 느끼는 힘과 가속에 의한 관성력이
서로 구별이 되지 않는다는 등가원리를 통해서 결국 질량에 의해서도 길이수축 현상이 발생하게 된다는 것을 통해 중력을 설명하게 된 것입니다.
즉, 질량체는 주위 공간을 수축시킨다는 것이죠. 그럼 이제 중력의 작용이란 공간의 수축으로 인한것이 되게 되는 겁니다.
(본문에서는 생략되지만 만류인력은 힘이라 설명되었지만 중력은 힘이 아니라고 설명됩니다.)
일단 여기까지 정리하자면 질량체는 왜인지는 모르지만 길이를 수축시킨다는 것을 이해하게 되었을 겁니다. 그럼 이제 생각할 부분이 또 뭐가
있을까요? 다시 말해서 어떤 질문이 남았을까요? 왜 질량체가 길이수축을 시키는가란 의문이 남은 걸까요? 사실 그것도 맞긴 하지만
지금까지의 단서로는 그 질문이 해결될 방법이 없습니다. 그러니 저런 질문은 무의미하다는 것이죠. 그럼 다음과 같은 질문은 어떨까요?
'왜 물체와 멀어질수록 중력이 약해지고 가까워지면 강해지는가?' 이 질문은 그저 당연한 걸까요? 그렇지 않습니다.
과학의 발전은 당연하다고 생각했던 것들을 의심하면서 발전해왔기 때문입니다. 즉, 이제 중력과 관련해서 풀어야할 다음의 질문은
바로 저 질문이 되어야 한다는 것이죠. 그런데 중력은 아인슈타인 이후로 중력장이라는 개념으로 발전하게 되었습니다.
그리고 자연계의 4가지 힘도 모두 그 힘이 작용하는 장이라는 개념이 생기게 되었죠. 그럼 이를 통해서 왜 중력장과 같은 장들은 거리에 따라
힘의 세기가 달라지는가로 질문을 바꿀 수 있게 됩니다. 그런데 그러한 질문은 사실 현재의 물리학계에서 설명하는 법칙이나 전제들로는 설명이
불가능합니다. 물리학자들은 (시)공간이 왜 존재하고 어떻게 만들어지게 되는지 모르기 때문입니다. 왜냐면 어떤 공리가 정해질 경우 그 공리로
유도되는 결론들은 그 공리가 허용하는 범위내에서만 존재하기 때문입니다. 이번에 펜로즈가 노벨상을 받았는데 이를 두고 상대론으로 받는 마지막
노벨상이라는 말이 나오는 것도 그와 관련되죠. 공리가 이론의 한계도 정해지게 만들기 때문에 상대론만으로는 이제 더이상 밝혀낼 것이 거의 없다는
겁니다. 이를테면 상대론은 레드오션이란 겁니다. 그런데 저는 관련해서 왜 거리에 따라 중력이 강약이 달라지는 지를 설명했습니다.
미시나 거시의 구분없이 질량체나 입자의 변화가 운동량이 없는 불연속이라는 전제를 통해서 말이죠. 앞서 설명했듯이 기존에 가변인줄 알았던 것이
불변이라면 기존의 불변이라 가정된 것이 가변으로 바뀌어야 한다는 대칭성을 통해서 저는 질량의 상대성과 질량=에너지=공간 의 등가원리를
설명한 겁니다. 변화가 불연속일 경우 시간이 불변이 되어야 하고 그로 인해 기존에 불변이라고 생각되었던 질량이 가변이 되어야 한다는 것이죠.
즉, 기준에 따라 질량이 가변적이되고 에너지보존이 지켜져야 하기 때문에 질량이 줄면 그 줄어든 만큼의 질량이 공간화가 되어야 하고 질량이
늘어나면 그 늘어난 만큼의 공간이 질량화가 되게 된다는 것이죠. 이를 알기 쉽게 예를 들어보자면 저에게서 5m 떨어진 당신의 질량이 저를 기준으로
50kg 이라고 한다면 제가 더 가까이 당신에게 갈수록 당신의 질량이 50kg을 초과하게 된다고 해봅시다(당신 기준으로 당신의 질량은 총80kg라고
해보죠). 그럼 저와 당신이 동시에 존재하게 되는 순간이 있다고 가정할 경우, 5m 떨어졌을 때는 당신의 질량이 제 기준으로 50kg지만 제가 더 가까이
갈 경우 50kg을 초과하게 되니 공간의 질량화가 더 빠르게 이루어져야 합니다. 제가 가까이 갈수록 공간의 질량화 속도가 더 빨라져야 한다는 것이죠.
즉, 중력가속도의 증가를 의미합니다. 결국 반대로 제가 다시 멀어지게 되면 중력가속도가 감소하게 되겠죠. 이런 제 설명은 결국 중력장이라는
개념을 매우 간단히 설명하며 거리에 따라 중력의 강약이 변하는 이유와 질량체가 중력이란 현상을 만드는 이유, 그리고 인력뿐만아니라 척력까지
설명 가능한 중력을 설명할 수 있게 되죠. 물론 빛이 절대속도인 이유도 변화가 불연속이기 때문에 당연한 설명이 되고요.
결국 이론이란 공리를 통해서 만들어지는 겁니다. 그리고 이론의 한계도 공리때문에 생기게 되는 것이고 말이죠. 결국 설명할 수 없는 현상을 해결하기
위해서는 공리를 추가하거나 바꿔야 하며 그 공리에 맞는 추론적 사고를 통해서 이론을 완성시킬수가 있는겁니다. 저는 변화가 불연속일지도 모른다는
의심을 하게 되었고, 왜 거리에 따라 중력의 강약이 달라지는가에 대해서 의문을 가지게 되었기 때문에 위와 같은 생각을 할 수 있게 된 것이죠.
결국 좋은 질문이란 바로 내가 모르는 부분이 어딘지를 정확히 판단하는 것입니다.
아래 링크글들을 읽고 양자역학을 이해해봅시다.
-역학-
1. 고대 그리스의 철학에서부터 뉴턴역학까지 이해해보기
-질량의 상대성과 질량=에너지=공간의 등가원리-
1. 질량의 상대성과 질량=에너지=공간의 등가원리에 대해서 이해해봅시다.
3. 질량의 상대성을 통해 양자역학적 중력에 대해서 이해해봅시다.
4. 양자역학은 척력까지 포함한 중력 이론임을 이해해보기.
6. 우리 몸의 부분부분의 시간은 상대적인가 절대적인가.
10. 파동-입자 이중성과 힉스입자
-시간대-
1.확률성이 생기게 되는 이유
3. 포토샵의 레이어를 통한 시간대의 시각적 이해와 정의
6. 광속이 상수인 이유
7. 공간이 중력장이면서 확률장인 이유와 시간대로 이해하는 양자얽힘
10. 무엇이 시간의 기준이 되는가?
11. 엔트로피와 우주의 미래
13. 인과관계가 성립하지 않는 시간대와 확률론적 결정론
14. 확률과 빛의 절대속도의 관계에 대해서 이해해봅시다.
-빅뱅과 특이점 관련-
2. 이유를 설명하지 못(불가능)할 때는 그냥 믿어야 하는 경우가 생긴다.
3. 질량체의 부피가 0이 될수없다는 가정을 세워봅시다.
-관련된 철학-
-비교적 간단한 설명-
2. 질량과 상대론적 길이수축의 연관성을 쉽게 이해해보기
3. 뉴턴의 관성의 법칙을 상대론적으로 쉽게 이해해보기
4. 중력이 상대론적으로 힘이 아닌 이유를 쉽게 이해해보기
5. 중력이 양자역학적으로 힘인 이유를 쉽게 이해해보기
13. 슈뢰딩거 고양이와 시간의 상대성의 상관관계 이해해보기
16. 허수(확률)에너지인 공간의 초대칭성에 대해 이해해보기
추가로 저는 위의 설명과 관련이 있는 내용이 담긴 <자명론>과 <대칭론>이란 책을 썼습니다.
사실 책 이야기를 하는 이유는 자신 있으면 논문을 쓰라는 사람이 가끔씩 있어서 입니다.
철학자는 철학서를 쓰는 겁니다. 그리고 그 철학서 자체가 논문이고 말이죠.
<자명론>의 경우 너무 오래전에 써서 좀 허접합니다. 지금의 제 생각과 달라진 부분이 많고요.
그러나 무료이니 관심이 생기시면 한번 읽어보세요.
또 추가하자면 질량=에너지=공간 의 등가원리를 위 11번 링크를 통해 수학적으로도 이해할 수 있을 겁니다.
마지막으로 물리전공자분들이나 수학전공자분들에게 협업을 한번 제안해보려고 합니다.
저는 거시까지 확장된 ToE인 양자역학을 설명했지만 수학적으로 여전히 거시는 상대론을 쓰면 되고
미시는 양자역학식을 쓰면 된다고 생각했었는데 이브온라인이라는 게임상의 최적화란 개념을 볼 때 새로운 수학(또는 중력)식이
필요할 수도 있겠다는 생각이 들었습니다. 실용적으로 물리 관련 시물레이션을 돌리거나 게임물리엔진에 사용될 수 있을 테니까
말이죠. 어쩌면 위 게임의 최적화도 수학이 들어간 것일테니 이미 관련된 식이 있을 지도 모르겠고 말이죠.
결국 수학적으로 뉴턴은 물리학의 가장 기본이 되는 식인 f=ma와 만류인력식을 만들었고,
아인슈타인은 물질과 에너지의 등가원리를 말하는 e=mc^2 과 중력식을 만들었죠.
저같은 경우 오일러의 공식이 질량=에너지=공간의 등가원리를 설명하는 식이라는 것을 알았고
중력식은 만들 능력이 없기 때문에 전공자분들에게 맡기기로 했습니다. 제 역할은 이 정도만로도 이미 충분하기 때문입니다.
그래서 혹시 제 설명이 옳다고 생각하시는 물리학전공자나 수학전공자분들은 제 이론을 바탕으로 물리학 공식을 하나
만들어보시는게 어떤가 하는 겁니다. 슈뢰딩거의 방정식처럼 자신의 이름이 붙은 물리공식을 하나 만들어보시란 겁니다.
그럼 저는 제 철학을 알릴 수 있고 그분도 자기 이름을 딴 식이 생기는 것이니 윈윈이 될 겁니다.
또 한가지 제안을 드리자면 물갤에서만 제 글을 설명하기보단 여러가지 방법으로 알릴 수 있다면 좋을것 같아요.
그래서 유튜브를 하나 만들어서 물리학 전공자분과 같이 해보고 싶네요. 저 혼자 하는 것보다 서로 부족한 부분을 보완해주는
관계가 될 수 있을겁니다. 제 설명이 옳다면 분명 나쁘지 않은 도박일겁니다. 물론 욕을 많이 먹게 될 테지만 말이죠.
아마 지금은 없겠지만 그래도 선착순입니다. 관심있으신 분들은 제 닉으로 검색되는 카카오 오픈톡방으로 오시면 됩니다.
논리적 와해