5차원 시공간과 우주의 구조 (1)-10 양자중력공간 이론 논문

9. ‘수축된 공간 구조’의 특성

‘펼쳐진 공간 구조’는 공간의 퍼텐셜 에너지가 증가하면, 즉 공간의 시공간 팽창도가 증가하면 공간이 팽창되어 부풀어 오르는 특성을 갖는다. 반면 ‘수축된 공간 구조’는 자신의 주어진 공간의 윤곽(범위)은 그대로 유지하되 공간의 퍼텐셜 에너지가 증가할수록 즉, 공간의 시공간 팽창도가 증가할 수록 이 특수한 물리적 공간의 내부 구조는 측정하는 내부의 자가 줄어드는 것과 같은 특성을 가지며 그러므로 내부 공간의 입장에서는 공간이 넓어지는 것과 같은 특성을 갖는다.

이해를 돕기 위해 그림25의 아래 그림의 시공간에 대응하는 ‘수축된 공간 구조’를 예로 들어 설명하겠다(그림26).

 

그림26의 형태를 가진 ‘수축된 공간 구조’를 ‘휘어진 시공간 패러다임’으로 볼 때는 축 늘어진 트럼펫 모양으로 된 구조물로 보이나 ‘평평한 시공간 패러다임’으로 볼 때는 중앙으로 밀도가 높아지는 구조물로 보인다.

이러한 ‘수축된 공간 구조’를 통해 빛이 지나간다고 할 때, ‘휘어진 시공간 패러다임’과 ‘평평한 시공간 패러다임’ 두 가지 측면에서 본 빛이 진행하는 모습은 그림27과 같다.

‘수축된 공간 구조’를 ‘휘어진 시공간 패러다임’으로 보면 진행하는 빛의 파장과 진동수는 그림27의 위쪽 그림과 같이 항상 일정하다. 빛은 휘어진 시공간 위를 빛 고유의 속도로 등속 진행하는 것이라 볼 수 있다. 이를 ‘수축된 공간 구조’의 고유 특성으로 본다.

반면 ‘평평한 시공간 패러다임’은 ‘휘어진 시공간 패러다임’을 정확하게 위쪽에서 바라본 모습과 일치한다. 따라서 주어진 ‘수축된 공간 구조물’의 예를 ‘평평한 시공간 패러다임’의 측면에서 보면 그림27의 아래쪽 그림과 같이 된다. 빛이 가운데 원 쪽으로 진행하면서 빛의 파장의 크기는 작아지게 된다. 이는 ‘휘어진 시공간 패러다임’ 상 휘어진 공간을 따라 진행하는 빛의 모습이 ‘평평한 시공간 패러다임’의 수평 평면으로 투영되면서 파장의 간격이 좁아지는 것과 같기 때문이다. 따라서 내부 자가 수축되어 보이는 공간인 ‘수축된 공간 구조’를 지나가는 빛의 파장은 자가 수축하는 정도에 맞춰 짧아진다 말할 수 있게 되며, 빛이 전체 거리를 통과한 시간은 ‘휘어진 시공간 패러다임’에서와 동일한 시간으로 측정된다. 빛의 파장은 줄어들었으나 전체 거리를 통과한 시간은 동일함으로 결국 빛의 진동수는 일정하게 되며 빛의 진행 속도는 줄어들게 된다. 따라서 이는 매질 속을 빛이 통과할 때 나타나는 빛의 굴절의 원리와 동일한 결과를 낳게 된다. 또한 이는 물질의 고유특성이라 할 수 있는 밀도의 속성을 반영하게 된다. 즉, 공간이면서도 물질의 특성을 함께 지니게 되는 것이다. 이러한 밀도 속성을 특별히 시공간 밀도라 한다.

이러므로 ‘평평한 시공간 패러다임’을 단순히 관점만의 차이로서가 아니라 물리적 실체인 ‘수축된 공간 구조’로 정의할 수 있게 된다.

 


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양자중력공간 이론과 빛

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