로렌츠의 길이수축이 진정 의미하는 것은 무엇인가? 양자중력공간 에세이

로렌츠의 길이 수축이 진정 의미하는 것이 무엇인지 살펴보자.


즉, 움직이는 기준계인 기차에 탄 사람이 가진 시계로 측정한 빛이 천정에서 바닥에 닿을 때까지의 경과 시간이 정지한 기준계인 땅에 서있는 사람이 가진 시계로 측정한 빛이 기차의 천정에서 기차의 바닥에 닿을 때까지의 경과 시간보다 만큼 적게 측정된다. 이는 곧 움직이는 기준계인 기차에 탄 사람이 가진 시계의 시간 주기가 정지한 기준계인 땅에 서있는 사람이 가진 시계의 시간 주기보다 더 팽창하여 느려짐을 의미한다. 즉, 이는 움직이는 기준계의 시간 주기는 팽창되어 커짐으로 시간 지연 현상이 정확히







의 크기 만큼 발생함을 의미한다.
이와같이 움직이는 기준계의 시간 지연 현상은 모두가 잘 이해하고 있다.
 
그런데 문제는 로렌츠의 길이 수축 현상을 어떻게 해석하느냐하는데 있다.


이는 위에서 설명한 시간 지연에 대한 공식을 적용하여 유도한 결과이다.
여기서는 움직이는 기준계인 기차에 탄 사람이 가진 자로 측정한 기차의 길이를 나타낸다.
반면  는 정지한 기준계인 땅에 서있는 사람이 가진 자로 측정한 기차의 길이를 나타낸다.
여기서 정지한 기준계인 땅에 서있는 사람이 가진 자로 측정한 기차의 길이 는 정확히






만큼 줄어듦을 알 수 있다. 이를 일컬어 로렌츠 길이 수축이라 할 수 있다. 즉, 움직이는 물체는 감마인자만큼 줄어든다.
그런데, 여기서 우리는 중요한 질문을 던질 수 있다.
과연 줄어든 것은 단지 기차의 길이 뿐일까?
로렌츠 길이 수축을 살펴보기 위하여 계산한 2번째 식을 자세히 살펴보면 단순히 기차의 길이만이 수축된 것이 아니라 정지한 기준계에서 관찰할 수 있는 빛의 경로 자체가 수축한 것을 발견할 수 있다. 이 경로는 실제 기차의 길이를 벗어나 있다. 이는 무엇을 말하는가? 단순히 기차의 길이 자체만이 수축된 것이 아니라 정지한 기준계 자체의 전체 길이 단위 모두가 줄어들어 있음을 나타내고 있음을 발견할 수 있다. 따라서 우리는 다음과 같은 결론을 낼 수 있다. 정지한 기준계의 단위 길이 자체가 줄어들어 있다는 것으로 말이다. 이것이 바로 로렌츠 길이 수축이 진정 나타내는 바가 아닌가?

즉, 로렌츠 길이 수축의 진정한 의미는 움직이는 물체의 길이만이 줄어든다는 의미대신, 정지한 기준계의 단위 길이가 줄어든다로 수정해야 된다는 말이된다.
즉, 정지한 기준계의 단위 길이 자체, 즉, 길이의 척도가 되는 자의 크기가 줄어들기 때문에, 움직이는 기차의 길이도 줄어들게 측정된다는 것으로 우리는 대폭 수정해야 되지 않을까?

본인은 이 부분에 대하여 독자에게 강하게 여쭙고 싶다. 과연 기차의 길이만 줄어든다고 하는 것이 맞는가? 아니면 기차의 길이를 측정하고 있는 정지한 기준계의 잣대인 자의 크기가 줄어들었다 하는 것이 맞는가?
여러분은 어떻게 생각하는가?
후자가 맞지 않겠는가?
정지한 기준계의 잣대인 자의 크기가 줄어들어야 2번째 계산이 사실상 맞게 되지 않느냐는 것이다.
식을 자세히 들여다 보고 궁구해 보라. 이치를 자세히 살펴보라.
그러면 움직이는 기차의 길이만이 줄어 든 것이 아니라 움직이는 기차를 재는 정지한 기준계의 잣대의 단위 크기가 줄었음을 알 수 있을 것이다.
그러면 이는 무엇인가?
움직이는 기준계인 기차에 탄 사람이 가진 잣대의 크기에 비해 정지한 기준계인 땅에 서있는 사람이 가진 잣대의 크기가 줄어든다는 것을 의미하는 것이 아닌가?
즉, 로렌츠 길이 수축이 의미하는 바는 움직이는 기준계의 잣대의 단위 길이보다 정지한 기준계의 잣대의 단위 길이는 수축한다는 뜻으로 해석하는 것이 옳지 않겠는가?
만약 옳다면,

앞서 다른 글에서 언급하였던,
"정지한 기준계에서 움직이는 기준계의 시계를 볼 때 시계가 느리게 가는 것을 관찰할 수 있고, 반대로 움직이는 기준계에서 정지한 기준계의 시계를 볼 때 시계가 빠르게 가는 것을 관찰할 수 있다"가 맞는 내용이라 하였는데, 이와 연관시켜 볼 때,
위에서 움직이는 기준계의 잣대의 단위 길이보다 정지한 기준계의 잣대의 단위 길이는 수축한다는 것을 반대로,
움직이는 기준계의 잣대의 단위 길이는 정지한 기준계의 잣대의 단위 길이보다 팽창한다 할 수 있지 않겠는가?

이러할 경우,
"정지한 기준계에서 움직이는 기준계의 시계를 볼 때 시계가 느리게 가는 것을 관찰할 수 있고, 반대로 움직이는 기준계에서 정지한 기준계의 시계를 볼 때 시계가 빠르게 가는 것을 관찰할 수 있다"의 내용과 매우 잘 어울리며 서로간 모순점이 없어지지 않는가?

따라서 결론적으로 다음과 같은 말을 할 수 있지 않겠는가?
"정지한 기준계에서 움직이는 기준계의 시계와 잣대를 관찰할 때, 시계는 느리게 가는 것을 관찰할 수 있고, 잣대는 팽창되어 늘어나 있는 것을 관찰할 수 있으며, 반대로 움직이는 기준계에서 정지한 기준계의 시계와 잣대를 관찰할 때, 시계는 빠르게 가는 것을 관찰할 수 있고, 잣대는 수축되어 있는 것을 관찰할 수 있다"로 정리할 수 있지 않겠는가?

여기서 단지 교과서 내용과 약간 다른 부분은 단지 하나.
로렌츠 길이 수축에 대한 해석을 움직이는 기차의 길이만이 수축되었다 보지 않고, 움직이는 기차의 길이를 재는 정지한 기준계의 잣대 자체가 수축되었다고 해석한 것 뿐이다.
과연 이것이 맞지 않겠는가?
우리는 특수 상대성이론은 절대적으로 맞다, 아무런 오류가 절대로 없다는 선입관 부터 벗어내야 하지 않을까?
왜냐하면 실제로 광속불변의 법칙을 재고해야 할 수 밖에 없도록 하는 여러 관찰 결과들이 실제로 계속 발견되기 때문이다.
이러한 관찰 결과들은 요즘들어 부쩍 많이 신문 기사화 되어 나오고 있다.

따라서 우리 단순히 기존 배웠던 지식과 틀리다고 교과서의 내용과 틀리다고 단순히 배재하는 것 보다도, 좀더 깊이 이에 대하여 심도있게 고려해 보는 것은 어떻겠나?

왜냐하면
"정지한 기준계에서 움직이는 기준계의 시계와 잣대를 관찰할 때, 시계는 느리게 가는 것을 관찰할 수 있고, 잣대는 팽창되어 늘어나 있는 것을 관찰할 수 있으며, 반대로 움직이는 기준계에서 정지한 기준계의 시계와 잣대를 관찰할 때, 시계는 빠르게 가는 것을 관찰할 수 있고, 잣대는 수축되어 있는 것을 관찰할 수 있다"로 정리할 수 있게 되면 그동안 풀리지 않던 많은 것들이 실제로 풀리기 때문이다.

지금까지 기존의 이론으로는 양자역학과 상대성이론은 서로 도저히 융합될 수 없는 존재였다.
그러나 위의 몇줄 안되는 간단한 내용을 수용하면 양자역학과 상대성이론의 지금까지 융합할 수 없었던 모순 부분이 사라지고 너무나 깔끔하게 융합된다. 깨끗하게 연결된다. 양자중력이론이 매우 깔끔하게 완성되기 때문이다.

그러므로 우리는 이 부분을 자세히 궁구해 볼 필요가 있다.
그 핵심은
로렌츠 길이 수축이란 단지 움직이는 물체의 길이가 수축하는 것이 아니라 움직이는 물체의 길이를 재는 정지한 기준계의 길이 잣대 자체가 줄어든 것으로 말이다.
과연 이것이 옳지 않는가?

만약 이 논리가 틀렸다면 그 이유를 논리적으로 설명해 주시기 바란다.
단지 기존 배웠던 이론과 다르기 때문에 이 내용은 수정되어야 한다는 단순한 논리가 아닌. 체계적인 논리적 설명으로 말이다.

사실 기존 특수 상대성 이론과 다른 부분은 위의 내용 외에 없다. 단지 위의 내용만이 오류가 발생한 부분으로 인식된다.
선입관 없이 객관적으로 보고, 날카로운 눈으로 살펴보고 조언을 주기 바란다.

위의 내용을 수용하면 거듭 강조하는 바이지만 양자중력이론을 성공적으로 완성할 수 있는 길이 너무나 명확하게 활짝 열린다.
Dr.Yeo

덧글

  • 글짓기 2010/05/29 05:32 # 삭제 답글

    물체의 크기를 재는 잣대가 줄어들면 물체는 더 커지겠죠
  • Dr Sanghoon Yeo 2010/06/01 15:36 # 답글

    물체의 크기를 재는 잣대가 줄어들면 인식되는 물체의 크기는 더 크집니다. 이러한 수축된 잣대의 관점을 깊손은 특별히 평평한 시공간 패러다임이라 표현하였습니다.
  • 도망초 2012/11/13 17:23 # 삭제 답글

    그래서 로렌츠의 수축은 사실 길이보다는 "공간 자체의 수축"을 의미하지요.
    시간과 공간의 개념을 결합하여 시공간의 개념으로 보고 속도에 따라 시간과 공간은 서로 변환될수 있다고 보는게 현재 과학자들의 입장입니다. 특정한 계의 속도가 빨라지면 공간이 시간으로 변환되어 공간은 줄어들고 시간은 늘어나서 해당 계 안에서는 시간이 그만큼 느리게 흐르는 동시에 공간은 감소하는 로렌츠 수축이 일어나는거지요. 반대로 속도가 느려지면 시간이 공간으로 변환된다고 합니다.
  • Dr Sang H Yeo 2012/11/13 17:45 # 답글

    선생님의 설명을 잘 들었습니다. 속도가 빨라지면 시간이 늘어나는 반면, 공간은 감소하는 현상을 설명하셨는데, 혹시 이 설명이 x'=r(x-vt) 식에 관한 해설인지요? 만약 t'=r(t-vx/c^2) 식에 적용하면, 오히려 공간이 늘어나는 반면 시간은 감소하는 현상으로 반대로 해석되어 버려요. 어떻게 된 것인지 매우 아리송합니다. 혹시 이에 대한 답변을 주실 수 있나요?
  • 달인 2016/01/13 13:09 # 삭제 답글

    사실 길이수축과 시간팽창은 거짓입니다.
    아인슈타인의 상대성 이론은 틀렸다. - 1월31일 출간 예정인 이책을 읽어보시면 명확히 알 수 있습니다.
  • ㅇㅇ 2019/04/28 02:02 # 삭제 답글

    공간이동속도^2 + 시간이동속도^2 = 빛의 속도^2 (공간이동속도를 x축 시간경과속도를 y축으로 놓으면 사인세타= y/c= 시간지연의 역수)
    델타t1 = 델타t x 사인세타 (사인세타는 1을 넘어설수 없으며 공간이동속도에 따라 작아짐, 즉 델타t1은 속도가 빠를 수록 작아짐 = 시간지연의 의미)

    길이 = 시간 x 속도 = 델타t1 x 공간이동속도 =델타t x 사인세타 x 공간이동속도 = (델타t x 공간이동속도) x 사인세타
    (델타t x 공간이동속도)는 일정하므로 사인세타에 따라 길이가 변함. 사인세타는 공간이동속도가 빠를수록 작아짐. 따라서 속도가 빠르면 길이(기차뿐만이 아니라 공간계)가 짧아짐 = 로렌츠 길이 수축의 의미
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