이해가 어려운 게 어쩌면 당연할 겁니다. 설명이 짧고 불친절하게 느껴지셨을텐데 온전히 이해하시려면 우주론적 Scale factor와 전자기파의 특성에 대해 감을 잡고 계셔야 합니다. 학부 4학년 수준에서도 완전히 배우지는 못하는 내용이라... 짧고 쉽게 설명하기가 저도 어렵군요. 광속 c는 빛의 진동수와 파장을 곱한 값입니다. 광속은 상수라고 했지요. 상수는 어떠한 물리적 환경에서도 변하지 않는 값을 뜻합니다. 다시 말하면 빛의 진동수와 파장의 곱은 항상 일정합니다. 그런데 공간 자체가 늘어났다고 생각해 봅시다. 말하자면 고무로 만든 30cm짜리 자를 쭉 잡아 늘렸다고 생각해 보세요. 같은 30cm지만 1cm의 크기가 늘어났겠죠? 이게 대략적인 scale factor입니다. 다른 점이 있다면, 고무로 만든 자는 우리가 길이를 잴 수 있는 공간 안에서 임의로 늘린 것이지만 우주는 공간 자체이기 때문에 scale factor를 도입한 것입니다. 우주를 하나의 큰 자라고 생각하면 눈금 수는 같지만 눈금의 간격이 달라졌다고 생각하시면 됩니다. 자연스럽게, 그 눈금 위를 움직이는 빛 또한 그 크기에 따라 파장이 결정될 것입니다. 왜냐하면, 빛은 유한한 속력을 가졌기 때문입니다. 같은 시간 동안 같은 눈금 수를 가야 하니까요. 그럼 다시 진동수와 파장 얘기로 돌아와서, 빛의 에너지는 플랑크 상수와 진동수를 곱한 값으로 결정됩니다. 파장이 길어지면 진동수가 낮아지고, 광자의 에너지도 낮아지겠죠.


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위의 답변은 네이버 카페에서 받은 답변입니다.

어느정도 이해도 되었고 정리를 끝마치는 와중에 문득 정합적이지 않은듯 하여 해당 설명이 맞는 설명인지 제가 이해를 잘 하지 못한 것인지

질문드립니다.


빛의 속도는 상수입니다. 그러니까 30만km는 늘 유지되지요.달리 말하면 진동수*파장은 언제가 같습니다.

위 답변자분께서 말씀하신대로 우주를 하나의 자라고 한다면 눈금의 수는 같고 간격이 달라졌습니다. 공간의 팽창으로 말이지요.

그런데 이와 같은 비유가 파장이 길어질 수 밖에 없고 진동수가 감소하는 데에 적절한지 의문입니다.


왜냐하면 해당 비유는 *눈금수가 같고, 눈금의 간걱이 다르기 때문입니다.

그러니까 눈금의 간격이 커졌다고 해도 여전히 눈금의 수는 같기에 여전히 팽창 이전의 빛의 진동수와 파장의 길이는 같을 수 밖에 없다고 보여집니다.

자의 1cm의 각 간격만 커졌을뿐 눈금수는 같으니까 팽창 이전의 빛의 파장의 길이나 팽창 이후 파장의 길이는 여전히 자의 눈금에서는 변화가 없는 것 아닌가요?

그렇다면 파장이 길어졌기에 진동수가 감소하고 진동수의 감소는 광자 e의 감소를 나타낸다는 적절한 비유가 아닌것 아닌지요....