장회익의 자연철학 이야기 4-6은 상대성이론 부분을 공부하면서 나온 질문들을 놓고 7가지 주제로 이야기를 나누었습니다. 다룬 질문들은 2021년 1학기 경희대 [철학자를 위한 물리학] 강의에서 나온 질문들이며, 녹색아카데미 자연철학세미나에서도 선생님 말씀을 공유할 수 있도록 올립니다. 영상 안에 담긴 주요한 내용들은 아래와 같습니다.
상대성이론은 왜 요청되었나
Q-4-1. 이론 선택의 기준?
- 고전역학과 전자기학이 모순되는 것이 아니다
- 전자기학이 자체 내에 모순을 안고 있었다
- 시공간을 4차원으로 봄으로써 전자기학 자체 내의 모순이 해소되었다
4차원 시공간은 왜 채택되었나
- 특수상대성이론이 제기한 문제
- “공간은 3차원이고 시간은 독립적인 1차원이라 봐야 사물을 제대로 서술할 수 있느냐,아니면 시간·공간을 4차원이라고 봐야 자연의 현상을 제대로 설명할 수 있느냐”이 두 가지 시공간 바탕 관념 중 무엇을 택할 것인가 하는 문제를 제기한 것
질량이 0인 대상
Q-4-2. 빛에는 무게가 있는가?
- 질량이 0인 대상에는 물리학이 적용되지 않는다는 전제 맞지 않다
- 현대물리학은 질량이 유한한 대상과 질량이 없는 대상 모두를 서술한다
복소수 물리량의 실재성
Q-4-3. 시공간의 4차원 이전 시간은 관념적인 것인가?
- 물리학에서 의미있는 물리량에는 복소수로 표현되는 것이 많이 있고 복소수로만 표현되는 물리량도 있다
- 복소수로 표현된 물리량도 측정이 되는 성분은 실수로 나타난다
시간의 비가역성
Q-4-4. 시간의 비가역성, 방향성
- 4차원 시공간을 이루는 공간과 시간은 동질적인 것인데 왜 시간만 비가역성이라는 특별한 성질을 가지는가?
- 공간에 대해 서술하듯 시간에 대해서도 방향 제약 없이 서술할 수 있다
- 단, 어떤 현실적인 무엇을 과거 방향에 놓을 수 없다는 특별한 제약이 있다
시공간은 물리적 대상?
Q-4-5. 시공간이란?
- 당연히 물리적인 대상이다
- 자연을 서술하는 모든 개념이 물리적인 대상
- 시간 공간은 물질에 의해 영향받지 않는 것이라는 생각은 그저 우리가 그렇게 상정한 관념일 뿐
- 물리학에서 가장 적절하게 보는 시간 공간 개념을 받아들이는 것이 맞는 것
- 기존의 시간 공간 관념을 4차원으로, 또 일반상대론의 그것으로 바꾸어야 사물을 제대로 본다고 할 수 있다.
공간은 어떻게 생각해야 하나?
- 자득적 시간공간 관념과 물리학의 시간공간 관념이 있을 뿐
- 둘 중 무엇을 받아들일 것인가? 물리학의 시공간 바탕관념을 받아들이자
영상 제작 및 편집 : 최우석(녹색아카데미)
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