왜 빛의 군속도는 광속을 초월 할 수 있는가요?
오늘날 많은 실험에 있어서 빛의 군속도가 광속을 초월할 수 있다는 사실이 많이 기사화 되어 나옵니다.
물론, 빛의 개별 속도는 모두 광속을 초월하지는 못하죠.
그런데 이들 개별 빛들이 합해진 조합물은 광속을 초월할 수 있나요?
기본적으로 빛의 속도의 합산의 법칙은 상대론적 속도합산의 법칙을 만족하는 것으로 알려져 있습니다.
만약 순수하게 빛이 이러한 상대론적 속도합산의 법칙을 만족한다면 그 합성속도 역시 광속을 초월하지 못하는 것이 아닌가요?
빛의 파동의 합성에 있어서는 상대론적 속도합산의 법칙을 위배하는가요?
빛의 파동의 합성은 상대론적 속도합산의 법칙이 아닌 고전론적 속도합산의 법칙을 만족하는가요?
제가 상식적으로 생각하더라도 빛의 파동의 합성에 있어서는 그 속도의 합산이 어떤 특정한 부분에 있어서는 상대론적 속도합산의 법칙을 만족치 않는 것 같다는 생각이 자꾸 드네요. 만약 파동의 합성에 있어서 속도합산의 법칙이 특정 부분에 있어서 상대론적 속도합산의 법칙을 만족하지 않고 고전론적 속도합산의 법칙을 만족한다면 특수상대성이론에 있어서 어떤 부분에 수정되어야할 오류가 있다는 의미가 아닌가요?
제가 알기로는 파동의 중첩은 엄밀한 의미에서 고전론적 합산으로 여겨지는데 아닌가요?
정상적인 전자기파 파동의 중첩에 의한 군속도의 광속 초월 현상이란 곧 파동 합성의 내부적으로 고전론적 합산을 인정하고 있는 것이 아닌가요?
만약 고전론적 합산을 이 부분에서도 인정하지 않고 상대론적 합산이 성립된다하면 어떻게 군속도가 광속을 초월할 수 있나요?
따라서 비록 개별 속도가 광속을 초월하지 못한다 하더라도 개별 전자기파의 합성에 있어서 그 군속도가 광속을 초월한다면 이는 빛의 속도 합산 법칙에 있어서 매우 미묘한 부분에 있어서 상대론적 속도합산의 법칙을 어기고 있는 것이 아닌가요?
그러므로 특수상대성이론에 있어서 엄밀한 의미에서 수정될 부분이 있다고 여겨집니다.
제 말이 맞지 않나요? 선입관 없이 생각해봅시다. Dr. Yeo
오늘날 많은 실험에 있어서 빛의 군속도가 광속을 초월할 수 있다는 사실이 많이 기사화 되어 나옵니다.
물론, 빛의 개별 속도는 모두 광속을 초월하지는 못하죠.
그런데 이들 개별 빛들이 합해진 조합물은 광속을 초월할 수 있나요?
기본적으로 빛의 속도의 합산의 법칙은 상대론적 속도합산의 법칙을 만족하는 것으로 알려져 있습니다.
만약 순수하게 빛이 이러한 상대론적 속도합산의 법칙을 만족한다면 그 합성속도 역시 광속을 초월하지 못하는 것이 아닌가요?
빛의 파동의 합성에 있어서는 상대론적 속도합산의 법칙을 위배하는가요?
빛의 파동의 합성은 상대론적 속도합산의 법칙이 아닌 고전론적 속도합산의 법칙을 만족하는가요?
제가 상식적으로 생각하더라도 빛의 파동의 합성에 있어서는 그 속도의 합산이 어떤 특정한 부분에 있어서는 상대론적 속도합산의 법칙을 만족치 않는 것 같다는 생각이 자꾸 드네요. 만약 파동의 합성에 있어서 속도합산의 법칙이 특정 부분에 있어서 상대론적 속도합산의 법칙을 만족하지 않고 고전론적 속도합산의 법칙을 만족한다면 특수상대성이론에 있어서 어떤 부분에 수정되어야할 오류가 있다는 의미가 아닌가요?
제가 알기로는 파동의 중첩은 엄밀한 의미에서 고전론적 합산으로 여겨지는데 아닌가요?
정상적인 전자기파 파동의 중첩에 의한 군속도의 광속 초월 현상이란 곧 파동 합성의 내부적으로 고전론적 합산을 인정하고 있는 것이 아닌가요?
만약 고전론적 합산을 이 부분에서도 인정하지 않고 상대론적 합산이 성립된다하면 어떻게 군속도가 광속을 초월할 수 있나요?
따라서 비록 개별 속도가 광속을 초월하지 못한다 하더라도 개별 전자기파의 합성에 있어서 그 군속도가 광속을 초월한다면 이는 빛의 속도 합산 법칙에 있어서 매우 미묘한 부분에 있어서 상대론적 속도합산의 법칙을 어기고 있는 것이 아닌가요?
그러므로 특수상대성이론에 있어서 엄밀한 의미에서 수정될 부분이 있다고 여겨집니다.
제 말이 맞지 않나요? 선입관 없이 생각해봅시다. Dr. Yeo
덧글
빛 자체의 속도는 30만km 인데, 여기에 레이저 발생기를 1초에 몇바퀴를 돌리는가 하는 요소가 더 들어가 있네요. 그래서 밝은 점의 속도는 30만 km * 레이저 발생기 회전수/초 가 되겠네요.
빛의 군속도란 레이저 발생기 회전수가 가미된 속도라 비유 하셨는데, 비유가 아닌 직접적인 표현은 어떻게 되니요? 직접적인 상황을 알고 싶어요. 비유를 위와 같이 들었셨다면 무언가 원리적으로 같은 이유가 있을 듯한데.. 저는 그것을 알고 싶어요.
왜냐 하면 저의 주장과 일맥 상통한 점을 발견할 수 있기 때문이기 때문이예요. 저는 모든 관성계 내의 광속은 일정하다, 그런데 그 관성계 자체 시공간이 움직이면 시공간 자체가 움직이는 속도까지 가미 되어서 겉보기 속도는 초광속으로 보인다는 주장이거든요. 제가 특수 상대성 이론에 있어서 찝는 것은 특수상대성 이론은 모든 상황속에서 광속은 불변하다 외치는 것 같아요. 적어도 일반사람들에게는요. 그리고 모든 관성계가 아닌 비관성계 조건에서는 얘기가 없어요. 그런 상태에서 광속불변의 법칙은 항상 성립한다고 해요. 그래서 겉보기 속도든 실제 속도든 초광속은 없다고 하거든요. 적어도 그렇게 인식되어져요. 요즘 군속도 개념이 나와 그것에서 약간 벗어나긴 하지만..
즉, 이말은 뭐를 뜻하는 가요? 특수 상대성 이론의 광속 불변의 법칙은 그 성립을 위해 특정 조건이 필요하다는 것 아니겠어요. 그런데 그 특정 조건을 빠뜨리는 거예요. 그 특정 조건을 벗어나면 광속불변의 법칙이 성립하지 않을 것이라 여겨지는 데도 말이죠. 저는 그 특정조건을 '모든 관성계 내'라고 두고 있어요. 그 조건을 벗어나면 성립하지 않는 것이죠.
선생님께서 지적하신 레이저 발생기의 회전속도가 바로 '모든 관성계'라는 조건을 벗어나게 만드는 요인이라 생각되어 져요. 즉, 비관성계 조건을 만드는 거죠. 즉, 선생님께서 설명하신 소위 비관성계 조건에 해당하는 레이저 발생기의 회전속도를 가미하니 광속을 뛰어 넘는거죠.
특수상대성이론에서도 마찬가지라 생각되요. '모든 관성계'라는 조건을 벗어나면 초광속 현상을 보이는 거죠. 따라서 초광속 현상은 가능한 거라 말할 수 있어요. 그리고 광속불변의 법칙은 결국 어떤 특정조건에만 성립하는 법칙이 되어 버리고요. 저는 그것을 말하는 것이예요.
http://www.stealthskater.com/Documents/Quantum_01.pdf
Group velocity(군속도)와 phase velocity(위상속도)를 착각하시는 것은 아닌지요?
빛의 속도보다 빠를 수 있는 것은 위상속도 밖에 없습니다. 그런데 물리학에서 위상속도는 수학 그 이외의 의미를 가지지 않습니다. 그리고 파동학을 배우셨다면 잘 아실거라 믿습니다.
반면 군속도는 절대 빛의 속도를 넘을 수 없습니다. 군속도는 '실제 정보의 이동속도'이기 때문이지요. 단순한 monochromatic wave와는 달리 wavepacket은 군속도로서 전체적인 모양(envelope)의 이동을 고려해야하고 실제 이 모양이 정보에 해당하지요.
군속도와 위상속도의 개념이 혼동이 되시는 것 같아 정리해드렸습니다.