제 6편.. 알기쉬운 상대성 이론과 양자역학.. (이보다 쉬울순 없다.) |
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** 중력이 양자역학적으로 힘인 이유를 쉽게 이해해보기.. 소제목: 오늘은 중력이 양자역학적으로 왜 실제 힘이 되는지를 알아보죠. 여태까지 내용을 이해하셨다면 일반인 분들도 상대론을 쉽게 이해할 수 있을겁니다. 상대론은 결국 속도나 질량에 의해 공간(길이)이 변화한다는
이론이기 때문입니다. 너무 어렵게 생각하실 필요가 없습니다. 그런데 사실 뉴턴역학을 제대로 이해하신 분 들은 상대론을 더 쉽게 이해할수가 있어요.
물론 뉴턴역학도 수식없이 이해할 수 있기는 한데 미적분은 물리에 관심이 있는 분들이라면 반드시 이해해둘 필요가 있습니다. 미적분을 통해
가속도의 개념을 이해해야 보다 설명을 정확하게 이해할 수 있기 때문입니다. 물론 미적분 문제를 많이 풀라 는 의미가 아니라 그 의미를 이해만 하셔도
된다는겁니다. 아무튼 뉴턴만 제대로 이해한다면 양자역학까지도 쉽게 이해할 수 있으니 뉴턴을 잘 이해하시 고 이 글을 읽는 것을 권장합니다.
자 이제 본론으로 들어가보죠. 뉴턴에 의하면 중력(만류인력)은 힘이고, 아인슈타인의 상대론에 의하면 힘이 아니게 되었습니다.
그런데 결국 누구의 말이 맞는걸까요? 사실 맞다 틀리다는 그 이론의 공리를 통해서 나온 결론의 참과 거짓 만 따져보면 됩니다.
뉴턴의 공리대로라면 힘인 것이고, 아인슈타인의 공리대로라면 힘이 아닌 것이죠. 하지만 상대론에선 빛이 절대속도란 공리가 추가 되었고
그 공리가 참이기 때문에 아인슈타인이 뉴턴을 대체하게 된거죠. 그런데 사실 상대론의 설명은 일관성이 좀 없는 느낌이 있어요.
상대론적으로는 중력이 분명 실제힘이 아니라고 해석되긴 하지만, 물체의 가속도가 분명 중력에 의해서 변화 하고 시공간이동속도도 달라지거든요.
뉴턴은 일관성있게 그것을 힘이라고 봤지만, 상대론적으론 중력에 대한 설명이 일관성이 없다는 겁니다.
다시 말하지만 분명 상대론적으로도 중력에 의해서 가속도도 변화하고 시공간 속도도 변화하는데도 그것이 힘이 아니라고 하는것은
일관성이 없다는 겁니다. 따라서 일관성을 찾기 위해서는 중력이 사실 힘이어야 한다는 거죠. 즉, 가속도와 시공간 이동속도를 변화하게 만든다면
그것은 실제 힘이다라는 겁니다. 결국 양자역학적으로 중력은 힘이 되고 제 설명이 앞으로 가장 올바른 설명이 될 겁니다.
제 설명은 사실 너무나 간단합니다. 공간의 질량화가 중력의 작용을 한다면 질량의 공간화는 양력의 작용을 한다는 겁니다.
물론 그 반대도 가능할 수 있겠구요. 즉, 무중력 상태가 된다는 것은 중력과 양력이 힘의 평형상태가 된 것을 의미하게 되는 것이고요.
어제 중력이 상대론적으로 힘이 아닌 이유를 설명했었는데 그 설명에서 결국 무중력공간에서 물체의 속도가 중력에 영향을 받기 전으로
돌아왔기 때문에 중력은 실제 힘이 아니라고 했었죠? 하지만 양자역학적으로 질량이 기준과의 거리에 따라 상대적으로 변화한다면 물체가
중력의 영향을 받기 전의 속도로 돌아가게 될 수 있다는 겁니다. 그러니 그게 실제 힘이 아닌 것처럼 보이게 되는 것이고요.
쉽게 말해서 중력의 인력이 물체를 감속시켰다면 나중에 중력의 척력이 물체의 속도를 증가시켜서 중력의 영 향을 받기전의 속도로 되돌린다는겁니다.
또는 중력의 인력이 물체를 가속시켰다면 나중에 중력의 척력이 물체의 속도를 감속시켜서 중력의 영향을 받 기전의 속도로 되돌린다는겁니다.
즉 이러한 설명으로 중력은 실제 힘이면서 상대론적으로 힘이 아닌것처럼 착각하게 만들수있다는 거죠.
다시 말해서 중력권에 들어갔다가 중력권을 벗어나게 되면 인력과 척력의 합력이 0이 될수있고 다시 원래의 속도로 돌아가게 된다는겁니다.
오늘의 내용은 좀 어려울수있지만 중력이 인력외에도 척력도 있고 그 합력이 0이 될수있다는 것만 잘 이해하 시면 그리 어렵지 않을겁니다.
잘이해해보시길 바랍니다.
끝... 제 7편에서 계속 ~~
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