물리의 상대성 원리와 투자의 상대성의 원리 (I)

 

 

물리의 상대성 원리와 투자의 상대성의 원리 (I)

상대성 원리[Principle of relativity, 相對性 原理]

 

갈릴레오 갈릴레이(Galileo Galilei, 1564~1642)는 1632년에 「두 체계에 관한 대화」라는 책을 출판했다.

 

여기서 지구를 중심으로 천체가 돈다는 천동설에 대해 태양을 중심으로 지구를 포함한 행성이 돈다는 지동설을 비교하면서 다음과 같은 원리를 제시하였다. 밖을 볼 수 없는 갑판 아래의 방에서는 어떤 실험을 해도 배가 가는지 서 있는지를 알아낼 수 없다는 것이다.

 

공중을 날고 있는 비행기를 생각해 보자. 비행기 안에 탄 사람은 비행기가 속도를 높이거나 줄이는 가속을 할 때는 비행기가 움직이는 것을 느끼지만, 일정한 속도로 날고 있을 때는 창문을 닫아 구름을 보지 않으면 서 있는지 달리는지 구분을 할 수 없다.

 

가령 비행기 안에서 물건을 떨어뜨린다고 해 보자. 비행기가 정지해 있을 때도 곧바로 아래로 떨어지고, 비행기가 가고 있을 때도 곧바로 아래로 떨어져 차이가 나지 않는다.

 

마찬가지로 서 있는 상태에서 행한 물리 실험이나 측정과, 움직이는 상태에서 행한 물리 실험이나 측정의 결과가 모두 똑같다. 이것은 정지해 있는 상태나 움직이는 상태가 물리적으로 동등함을 의미한다. 두 상태 모두 동일한 물리법칙으로 나타내진다는 것을 의미하기도 한다.

 

이것을 상대성 원리라고 한다.

 

物理는 측정된 물리량 사이의 관계를 다룬다. 따라서 물리적인 분석을 위해서는 반드시 먼저 세상을 수치로 표현하는 작업인 측정이 필요하다.

 

그런데, 측정은 측정을 하는 사람 즉 관측자에 대해 상대적이다. 관측자는 자신의 저울과 잣대와 시계를 사용하고, 자신이 움직이든 정지해 있든 관계없이 자신을 정지된 기준으로 하여 측정을 한다. 우리는 지구가 태양을 중심으로 하여 지구가 돈다는 것을 알고 있다. 그러나 우리가 측정을 할 때는 지구가 돈다는 것은 의식하지 않고 마치 정지된 것으로 하여 측정을 한다.

 

이렇게 관측자에 상대적으로 구해지는 물리량과 그들 사이의 관계인 물리법칙은 관측자가 정지 상태에 있거나, 운동상태에 있거나 관계없이 동등하다는 것이 상대성 원리이다.

 

설령 A라는 관측자와 B라는 관측자가 있고, 이 둘은 서로 일정한 속도로 움직이고 있다고 하자. A는 자신의 자와 저울을 가지고 측정을 하고, B도 자신의 자와 저울을 가지고 측정을 한다고 할 때 둘 사이의 측정치가 다르게 나온다면 누가 옳은 것일까? 

 

A에서 보면 자신은 정지해 있고 B가 움직이는 것으로 보이고, 반대로 B의 입장에서 보면 B가 멈춰 있고 A가 움직이는 것으로 보인다. 제 3자의 입장에서 보면 A와 B 모두 움직이는 것으로 보일 수 있다. 이런 점에서 관측자가 자신이 멈춰 있는지 움직이는지를 알 수 없다면 A의 측정이나 B의 측정이나 모두 동등하게 맞는 것일 수 밖에 없다.

 

즉, 측정에 따른 판단은 관측자에 주관적이며, 따라서 그 측정 결과는 늘 상대적이다.  이 때문에 서로 다른 두 측정자가 측정한 결과는 물리법칙이나 논리적 일관성을 위배하지 않는 한 똑같이 올바르며, 절대적인 기준을 세워 맞고 틀리다는 판단을 할 수 없다.

 

 

아인시타인의 상대성이론

 

아인시타인은 등속 운동을 하는 두 관측자 사이의 물리법칙은 동일하다는 상대성 원리에 더하여, 빛의 속도는 관측자에 관계없이 일정하다는 가설로부터 다음과 같은 결론을 끌어냈다.

 

정지한 관측자와 상대적으로 정속으로 움직이는 관측자 사이에는

 

ㅇ 동일한 대상을 측정해도 그 측정값은 달라진다.

ㅇ 시간, 길이, 질량 같은 절대적인 것으로 보이는 양도 다르게 측정된다.

ㅇ 한 사람이 “同時”라고 인식하는 사건도 다른 사람에게는 동시가 아니다.

ㅇ 측정된 물리량이 달라도 물리량 사이의 관계인 물리법칙은 같다.

   갈릴레이 변환을 통해 한 측정자의 관계식을 다른 사람의 측정치의 관계식으로 변환할 수 있으며, 그 결과는 같다.

ㅇ 물질은 에너지와 동등하며 둘 사이에는 E = mc2 의 관계가 성립한다.

 

[특수상대성이론 http://navercast.naver.com/science/physics/256 ]

 

나아가 가속 운동을 하는 두 관찰자 사이에도 똑 같은 법칙이 성립한다는 것을 일반화한 것이 일반상대성이론이다.

 

[일반 상대성이론 http://navercast.naver.com/science/physics/296 ]

 

즉, 아인시타인을 통해 절대 불변이라 생각되었던 시간, 공간, 질량, 동시성과 같은 개념들도 관측자에 따라 다르게 측정된다는 것을 알게 되었다.

 

또한 관측자에 따라 세상이 다르게 측정이 되더라도 세상이 돌아가는 원리, 즉 물리 법칙은 항상 같게 나타난다.  따라서 서로 다른 운동상태에서 측정을 한다면 측정 결과가 서로 다르더라도  누가 측정한 것이 맞고, 누가 측정한 것이 틀리다고 말할 수 없다.  둘 모두 동등한 수준으로 옳다고 할 수 있고, 그로부터 얻어지는 물리 법칙은 두 사람 모두에게 올바르다.

 

[상대성 이론 http://terms.naver.com/item.nhn?dirId=706&docId=7849 ]

 

 

사회적 상대성 원리

 

사물을 지배하는 원리인 물리의 법칙으로서의 상대성 이론은 관측자의 측정이 관측자에 따라 달라지지만, 그렇게 측정한 결과는 모두 동등하게 타당하며 상대적으로 옳다는 것을 말한다.

 

사람은 각자 다섯 가지 감각기관을 가지고 태어난다. 따라서 처음 세상을 볼 때부터 자신만의 눈과 귀, 코와 혀 그리고 피부 등 감각기관을 통하여 세상을 알게 된다. 이것은 자신만의 잣대로 세상을 느끼고(受), 생각하고(想) 판단해서 행동하며(行), 그 결과를 지식으로 간직(識)하게 됨을 말한다.

 

물리적으로 말하면 사람마다 자신의 자를 가지고 세상을 잰다. 그 자는 자신의 신체와 경험과 상상과 축적된 지식이 될 것이다. 각 개인마다 신체와 경험과 상상할 수 있는 능력 그리고 축적된 지식 체계가 다를 것이므로 세상에 대한 인식이나 가치관 행동 양식이 다르다.

 

이렇게 사람마다 다르게 세상을 느끼고, 머릿속에 새로 구성해서 그리며, 판단하여 행동하고, 지식을 축적하여 간직하는 것이 다르다면, 누구의 것이 옳고 누구의 것이 그른 것일까?

 

상대성의 원리는 이것이 모두 상대적이며 동등하게 옳다는 것을 말한다. 설령 두 사람 사이의 의견이나 행동양식 가치 기준과 판단이 다를지라도 그것은 상대적으로 각자에게 옳으며 우열이 없이 동등하다. 그러나 각자가 인식한 결과 간의 관계, 즉 법칙에 대해서는 두 관측자 모두에게 적용될 수 있다.

 

사람은 흔히 자신의 생각에 비춰서 다른 사람의 생각이나 가치관, 행동과 습관이 틀렸다거나 잘못되었다고 판단해 버린다. 그러나 그것은 나의 잣대로 잰 나의 판단일 뿐이다. 상대방이 잣대로 잰 결과는 내가 틀리거나 잘못될 수 있다. 상대성 원리에서는 두 사람 모두 동등하게 맞다.

 

한편, 같은 사람의 생각과 판단이라 해도 시간과 공간에 대해 상대적이다. 학창시절 넓었던 운동장이 어른이 되어서 가보면 좁아 보인다. 사람은 자신도 모르게 자신의 신체를 기준으로 재고 판단하기 때문에 나타나는 현상이다. 그렇다면 어릴 때의 넓은 운동장이 옳은가? 아니면 성장한 후 좁은 운동장이 옳은가? 두 결과가 상반된 개념이지만 두 시간에 상대적인 측정이라는 점에서 동등하다고 할 수 있다.

 

사람이란 보고, 듣고, 냄새를 맡고, 맛보고, 감촉하는 오감을 통해 세상을 안다. 이때 세상을 재는 기준은 자신의 신체나 경험, 지식과 상상의 능력이다. 이런 것들은 사람마다 다를 수 밖에 없고 그 때문에 그 결과로 나타나는 가치관 기준이나 판단 결과와 행동양식 및 삶의 방식이 다를 수 밖에 없다.

 

각자가 이렇게 다르게 세상을 인식하고 대응하며 살아가므로, 나와 다른 생각, 나와 다른 행동, 나와 다른 인식에 대해 내 기준을 적용하여 틀렸다거나 잘못되었다고 하면 세상은 끊임없는 충돌과 갈등을 피할 수 없다.

 

그래서 사람은 각자가 다르게 인식하고 살아가며 그 방법이 모두 동등하게 타당하다고 생각하자.  모든 사람에게 똑같을 것 같은 시간마저도 사람마다 다른 값으로 측정된다 는 것이 아인시타인의 상대론이다. 사람과 사람 사이에 다르다는 것을 틀렸다고 생각하지 않게 되면 사람 사이에 생기는 갈등에서 벗어날 수 있다.

 

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