5차원 시공간과 우주의 구조 (1)-11 양자중력공간 이론 논문

10. ‘수축된 공간 구조’와 빛의 굴절

‘수축된 공간 구조’를 공간격자 모형을 이용하여 설명 드리고자 한다.

공간격자 모형을 유용하게 이용할 수 있는 이유는 공간 거리 간격의 팽창과 시간 간격의 팽창이, 모든 관성계 내에서의 광속불변의 법칙에 의해 항상 동일한 비율로 이루어짐으로 이를 하나로 묶어 공간과 시간 전체의 간격을 하나의 격자 간격만으로도 표현할 수 있다는데 있다.

그런데 한 가지 유념하여야 할 것이 있다. 다 같은 공간인데도 ‘휘어진 시공간 패러다임’에서는 시공간 팽창도가 증가할수록 공간격자 모형의 격자 간격이 넓어지는 형태로 나타나고, ‘평평한 시공간 패러다임’에서는 격자 간격이 좁아지는 형태로 나타난다는 것이다. 그러나 이는 서로 동일한 공간을 말하고 있다. 따라서 ‘평평한 시공간 패러다임’의 물리적 모형인 ‘수축된 공간 구조’에서도 동일하게 시공간 팽창도가 증가함에 따라 격자 간격이 좁아지게 나타나는 것이다. 그림28는 이러한 내용을 잘 표현하고 있다.

‘수축된 공간 구조물’은 공간의 일종이라 보이지도 않고 만져지지도 않고 무게도 없다. 이러한 공간 구조물에 빛이 비추어지면 시공간 팽창도가 주변 공간보다 클 경우(공간격자 모형에서 격자 간격이 좁을 경우) 빛의 진행 속도는 ‘수축된 공간 구조물’을 지나는 순간 느려진다. 이는 빛의 파장의 크기가 줄어드나 진동수는 일정하게 유지되기 때문이다(그림29).

이와 같은 빛의 파장과 진행 속도의 변화로 인하여 마치 물질인 매질을 빛이 통과하는 것과 같은 효과를 낳게 되어 빛의 굴절과 반사를 일으키게 된다(그림30).

‘수축된 공간 구조물’에서 일어나는 빛의 굴절과 투명한 매질을 통해 일어나는 빛의 굴절을 서로 비교해 볼 때, 매질(물질)의 밀도는 ‘수축된 공간 구조물’의 공간격자 간격의 조밀성을 나타내는 시공간 밀도와 매우 밀접한 상관관계를 가지고 있다. 즉, 시공간 팽창도가 높을 때 ‘수축된 공간 구조물’ 측면에서 시공간 밀도가 높다 말하는 것이고 이는 물질에 있어서 질량 밀도(또는 광학 밀도)가 높은 것과 매우 밀접하게 관련되어 있다.

이와 같이 ‘수축된 공간 구조’가 물질의 중요한 특성인 밀도라는 속성을 가지게 됨으로 이를 물질과 공간의 중간 형태라 할 수 있다.

 


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양자중력공간 이론과 빛

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