[질문] 상대성 이론(3장)에 대한 질문 두 가지
뒤늦게 합류하는 바람에 혼자서 통계역학 이전 챕터를 천천히 읽고 있지만, 화창한 날씨 탓에 주말마다 나들이를 가다보니 여태 3장까지 읽은 게 고작이라 너무 진도에 맞지 않은 질문을 올려 죄송합니다. 더구나 책 읽기에도 급급하다보니 유튜브 강연이나 게시판의 기존 포스팅을 훑어보지도 못하고 이런 질문을 올려도 될 지 망설여집니다만, 질문을 까먹지 않기 위해 올려봅니다.
1. 운동량을 4차원으로 기술하기 위한 식 3-16(p.177)의 p4 = iE/c 관련입니다.
여기서 E/c는 운동량이라는 물리량의 차원을 맞추기 위해 에너지를 광속으로 나누어 준다는 의미에서 도입된 개념인가요? 저로서는 제가 파악하지 못한 맥락 속에서 갑자기 튀어나온 듯한 개념으로 여겨져서 여쭈어 봅니다.
2. ‘중력이 허상’이라는 말에 대해(p.191)
일반상대성이론에 의해 중력을 실체적 힘으로서가 아닌, 공간의 휘어짐에 따른 일종의 피상적인 현상으로 해석하고 있다고 이해했습니다.
그런데도 어쨌건 우리는 중력에 대해 여전히 완벽하게는 이해하지 못하고 있다는 이야기를 종종 책이나 다큐를 통해 접했습니다. 중력이 다른 3가지 근본적인 힘인 전자기력이나 강력, 약력에 비해서 너무도 미약한 힘이고, 다른 힘에 비해 훨씬 광범위한 영향력을 발휘한다는 점에서 3가지 힘과 여러모로 다른 차원의 힘으로 보인다는 말을 들은 적이 있습니다. 더 나아가 이런 중력의 특성으로 인해 중력은 어쩌면 우리가 사는 차원에 속한 힘이 아닌, 우리가 사는 차원 너머의 다른 차원에서 스며드는 힘이 아닐까하는 말들도 오간다는 얘기를 들은 적이 있습니다. 그런데 제게는 이런 현재진행형 논의들 속에 등장하는 중력이 허상으로서의 힘의 개념보다는 여전히 모종의 실체를 지닌 힘처럼 여겨지고 있다는 인상을 받게 됩니다.
이런 생각들이 잘 정리가 되지 않다보니, 최근의 물리학에서는 중력의 본질을 여전히 아인슈타인의 공간의 휘어짐에 따른 개념으로 해석하고 있는 지, 혹시 다른 방식의 접근들도 생겨나고 있는 지 궁금해졌습니다.
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[질문/토론] 대상 물체의 현재 온도가 낮을수록 △S의 값이 크다는 것을 어떻게 증명할 수 있나요?
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중요한 질문입니다. 1번 질문에 대한 부분적인 답이 “상대성이론(심학제3도)의 상태 규정”이라는 제목의 글에 있습니다. 제목을 클릭하면 그 글로 이동합니다.
3차원 공간에서 운동량은 위치와 마찬가지로 세 개의 숫자로 표시됩니다. 만일 네 번째 차원을 시간으로 선택하여 4차원 시공간으로 확장하면 모든 벡터 물리량의 성분이 네 개 있어야 합니다. 운동량의 경우 네 번째 성분이 에너지가 된다는 것은 그리 쉽게 알 수 있는 것이 아닙니다. 그러나 일단 네 번째 성분이 에너지라고 하면 단위를 맞추어 주기 위해 적절한 인수를 곱해 주어야 합니다. 운동량의 대략 질량과 속도의 곱인 반면, 에너지는 질량에다 속도의 제곱을 곱해 준 것에 해당합니다. 따라서 에너지는 운동량보다 속도만큼의 인수가 더 있습니다. 여러 속도 중에서 하필이면 광속을 선택하여 에너지에서 나누어 주면 운동량과 똑같은 단위가 됩니다. 그것이 $p_4 = i E / c$의 의미입니다. 여기에 복소수 단위 $i$를 곱해준 이유를 설명하려면 꽤 시간이 걸릴 것 같긴 합니다.
제가 올린 질문 “[질문] 시간이 허수축에 해당한다는 가정”도 참고가 될 수 있겠습니다.
벌써 답글을 주셨네요. 감사합니다. 게시판에 이미 정리해 놓으신게 많군요. 링크를 따라가며 잘 공부해 보겠습니다.^^
제가 올린 글들이 너무 난삽하고 정리가 안 되어 있어서 지난 2월 초에 “상대성이론의 상태규정 (링크 모음)”라는 제목으로 링크들을 모아 놓은 적이 있습니다. 그 중 일반상대성이론 관련된 글이 몇 개 있습니다.
감사합니다. 그렇잖아도 자연사랑님 글을 챕터별로 링크를 정리해보고 싶었는데…모아두신 링크가 있다니 반갑네요.
여러 글들이 난삽하게 있어서 시인처럼님과 neomay3님이 검색장치를 만들어 놓으셨습니다. 글 목록 바로 위에 자연철학의 여러 주제들이 키워드로 있고, 그 위에는 글의 성격을 가리키는 키워드가 있습니다. 가령 [자료] [상대성이론]의 두 키워드를 선택하면 “상대성이론과 관련된 자료”에 해당하는 글의 목록이 나옵니다. 빠진 것도 꽤 있지만 아주 유용합니다. 맨 밑의 검색창을 이용하면 더 편리합니다.
2번 질문은 제가 무척 중요하게 여기며 동시에 아주 재미있어 하는 주제이어서 시간이 나는 대로 글을 따로 올려볼까 합니다.
네. 감사합니다.