Ma 老師 도 하셨는데, (일반상대론 이후의 자연철학은...)

Q. 쌍둥이 역설 같은 사고실험 말고, 상대성 이론이 뭐에 쓰이나? 

A. 자동차의 네비나 휴대폰의 위치확인에 쓰인다. 

GPS 에 실린 시계를 상대성 이론으로 보정한다. 

"위성항법장치(GPS) 위성들은 위성궤도에서 고속으로 움직이면서 정밀한 전파신호를 발사한다. 이 위성들은 고속으로 움직이기 때문에, 특수상대론적 효과에 의해 대체로 하루에 1천분의 7초 정도의 비율로 시간이 느려진다. 또한 우주에서의 중력이 작기 때문에 일반상대론적 효과에 의해 대체로 하루에 1천분의 45초 정도 시간이 빨라진다. 이 두 효과를 모두 합해서 보정해야 GPS 장치가 정확히 위치를 계산할 수 있고, 휴대전화 단말기와 기지국이 시각을 맞춰 전파신호를 헷갈리지 않게 주고받을 수 있다."

(출처- 한국과학창의재단이 운영하는 '사이언스올')

https://www.scienceall.com/%EC%83%81%EB%8C%80%EC%84%B1%EC%9D%B4%EB%A1%A0%EC%9D%98-%EB%93%B1%EC%9E%A5-%EC%B2%A0%EB%8F%84%EC%97%90%EC%84%9C-gps%EA%B9%8C%EC%A7%80/ 

위의 설명에 만족하시나요?

특수상대성이론은 관성운동 (속도가 일정한 직선운동) 에만 적용되는데, 지구를 돌고 있으니, 원이나 타원궤도 일테고, 당연히 가속운동인데요?

게다가 왜 저렇게 특수상대론의 효과와 일반상대론의 효과로 구분해서 적용하나요?

특수상대론을 일반화 한 것이 일반상대론이어야 하지 않을까요?

그러면 일반상대론에서 다 계산이 (복잡하더라도) 끝나야 하지 않나요?

( 저만 고민할 수 없습니다 !! )

정리하자면, 상대성이론에서 운동은 관성운동 뿐 입니다.

일반상대론에선 질량(+ 에너지)에 의해서, 주변 공간을 휘게 만듭니다.

( 얼마나 휘었는지는 tensor 를 이용한, (사람이 할 수 없는) 복잡한 계산을 해야 합니다. 위대한 뉴턴 ! )

빛은 그 휘어진 공간을 따라 직진합니다. (그래서 휘어져 보이죠)

질량이 작은 물체도 그 휘어진 공간에서 원래하던 관성운동을 합니다.

~ 끝 !

이러니 각각의 효과를 계산해서 위처럼 설명을 해야 됩니다.

다시 생각해 봅니다. 저런 설명에 만족하시나요?

갈릴레이부터 관성운동을 말해 왔습니다.

운동하는 물체는 그저 정해진 방향으로, 주어진 속도로, 갈 뿐입니다.

운동이라는 말에서 연상되는, 변화나 능동성은 전혀 없습니다.

뉴턴은 저런 관성운동에 변화를 주는 것이 힘이고, 그래서 바뀐 방향과 속도를 계산하는 식을 만들었습니다. F = m dp/dt

벡터로 방향을 꼭 고려해야만 하던 뉴턴의 역학을,

라그랑쥐와 해밀톤은 다른 방식의 정식화를 했습니다.

최소작용의 원리로 알려져 있지요.

여기서는, 물체가 작용을 최소화하는 경로로 움직입니다.

마치 물체가 생각을 하고, 여러 가능성 중에서 가장 효율적인 것을 찾아 가는 것 처럼 느껴집니다. (그래서 신학이라는 비판도 받는다 합니다만)

Mach 의 영향을 받은 아인슈타인은,

다시 갈릴레오,데카르트,뉴턴으로 돌아간 듯이, 관성운동을 말합니다.

가속과 중력은 구별할 수 없다. (유명한 등가원리이죠)

가속도 중력도 같은 계산식으로 구한다는 것입니다.

이러면 버스를 타고 커브를 돌때, 승객들이 한쪽으로 쏠리는 것을,

마치 바깥에 큰 질량을 가진 별이 승객들을 끌어당기는 것으로 해석합니다.

 (이건 뉴턴식 표현이구요.    큰 질량을 가진 별이 나타나서, 등속운동하는 승객이 나아가는 앞의 공간을 휘게 만들고, 그래서 한쪽으로 쏠리는 것처럼 보일 뿐이다 ! ) 그리고 그 커브를 지나면 그 별은 없어집니다. (아닐까요?)

놀이공원의 롤러코스터 주변에는 여러 블랙홀이 명멸하고 있겠네요.

친구와 농구를 한다면, 드리블 하면서 방향전환 할때마다, 슛을 던질 때 마다, 주변에 블랙홀이 번쩍번쩍 한답니다 !!

이런 해석이 자연스럽게 느껴지시나요?

같은 결과를 계산하는 다른 입장의 고전역학이 (그것도 3개씩이나) 있듯이,

상대성 이론의 계산도 다르게 풀어낼 수 있지 않을까요?

마치 Mach 영향을 받아 아인슈타인이 일반상대론의 출발을 했듯이,

장회익 선생님의 온생명 입장으로 4차원 시공간을 보면 어떻게 될까요?

Mach는 뉴턴역학을 비판하면서 그가 바라는 것을 여럿 말했습니다.

물론 Mach 는 상대성 이론을 만들지 못했지요.

장회익 선생님께서도, 혹은 우리 세미나에 오신 분들도, 

상대성 이론이 담았으면 하는 것을 생각하고, 말해볼 수 있지 않을까요?

이렇게 바라기만 하고, 요구만 하고, 끝마침을 안하는 것을 

추측, 가설 이라고 하며, 과학과 수학에서 많이들 하고 있습니다.

어디서나 물리법칙이 똑같고, 부분은 전체의 구조에서 결정되는 것이 아닌,

각 부분의 자율성, 고유성이 있고, 그게 변화할 수 있고, 

서로 달라도 공존할 수 있고, 소통할 수 있는, 

그런 역학도 가능하지 않을까요?

Mach 의 작업을 자연철학이라고 한다면, 

우리가 바램을 담는 것도 같은 종류라고도 할 수 있지 않을까요?

결론은,   장회익 선생님의 다음 책에선, 보다 강한 의견표명을 하시면 좋겠다는 것이죠 ^^