빈 칸 채워보기(상대성이론)

 

 

‘아인슈타인의 상대성이론(http://blog.daum.net/goodking/188)’을 읽고 다음의 빈 칸들을 채워 보고 하나의 글을 완성시켜 본다면?

 

 

• 고전적인 물리학에서의 가설은 특정 조건 아래 (     )으로 얻어낼 수 있는 (     ) 속에 함축된 사실을 규명해 주는 (     )을 한다. 따라서 눈에 보이는 현상을 단순히 기록한 것은 고전 물리학에서 (     )로 취급될 수 없다.

 

• 물은 액체, 고체, 기체라는 상태로 변화 가능하다. 그러한 상태들이 질적으로 다르다고 해서, 여름 바다, 냉장고 속의 얼음, 수증기가 서로 다른 (     )로 구성된 것은 아니다. 이처럼 물질은 변화 속에 (     )하는 것으로 여겨졌다. 물질은 직접적으로 (     )되지 않는다. 고전 물리학의 자연 법칙은 그렇게 직접적으로 경험되지 않는 불변의 것에 근거해 관찰 및 (     ) 가능한 현상을 설명하려는 목적을 갖는다. 또한 자연 법칙은 우주 어느 곳에나 적용 가능하다는 점에서 (     )이며, 또한 시간에 따라 변화하거나 진화하지 않는다는 점에서 (     )인 것으로 여겨졌다. 아인슈타인의 상대성이론은 고전 역학의 (     ) 시공간 개념을 붕괴시킨 이론이다. 하지만 고전 역학에 담긴 자연 법칙의 이상이 아인슈타인의 상대성이론의 출현으로 인해 완전히 (     ) 것은 아니다.

 

• 에테르는 (     )가 가정한 천구의 물질이었다. 이러한 에테르는 (     )를 구성하는 물질이 아니다. 따라서 에테르의 존재를 인정하면 천구를 구성하는 물질과 물체를 구성하는 물질이 서로 다르다는 ‘물질 (     )’이 성립한다. 뉴턴은 그러한 ‘물질 (     )’을 인정하지 않았다. 빛의 입자설을 주장한 뉴턴은 에테르를 입자의 (     )을 방해하는 요인으로 간주했다. 그러나 빛의 입자설으로 빛의 회절 현상 등을 설명하기 힘들다. 빛의 파동설과 함께 에테르 가설은 살아남았다. 모든 파동의 전파는 매질을 필요로 한다고 여겨졌고, (     )는 (     )의 전파에 필요한 매질이라는 데 의심하는 사람은 거의 없었다. 에테르가 존재한다면, 지구 자전 방향으로 들어오는 빛과 반대 방향으로 들어오는 빛의 (     )는 달라야 한다. 이를 보이기 위해 고안된 마이컬슨과 (     )의 실험에도 불구하고, 빛의 속도는 어느 방향에서나 동일한 것으로 관측되었다. 그러나 마이컬슨과 몰리의 실험은 아인슈타인에게 큰 영향을 미치지 못했다. 아인슈타인은 그 실험과 무관하게 에테르의 존재를 믿지 않았다. 그는 (     ) 현상과 관련시킬 수 없는 사변적 존재로 간주했기 때문이다.

 

• 아인슈타인은 (     )의 존재를 부정하고 (     )의 속도가 항상 일정하다고 가정했다. 이러한 가정을 받아들이면, 고전 역학에 근거해 빛의 (     )을 설명하기는 힘들어진다. 반면에 빛의 속도가 항상 일정하다는 사실은 고전 전자기학에 함축되어 있다. 뉴턴은 이러한 고전 역학과 전자기학의 모순 관계를 극복하고, 빛의 운동에도 적용 가능한 운동 법칙을 찾기를 원했다. 이를 위해 그는 시간을 운동을 위해 미리 주어진 혹은 절대적인 것으로 간주하지 않았다. 아인슈타인의 (     ) 상대성이론에 따르면, (     )은 그저 ‘관측 장소에 좌우되는 특정 (     )에 대응하는 것’에 불과하다. 이러한 발상의 전환은 세계관의 (     )를 가져왔다. 시간의 흐름이 관측 장소와 무관하다는 (     ) 역학의 틀이 깨어지기 때문이다. 또 (     )이 물체의 운동 속도와 무관하다는 생각도 더 이상 통용될 수 없게 되기 때문이다. 물체가 활동하기 위해 미리 전제된 ‘실체로서의 (     ) 시간’이란 없다. 시간은 일종의 측정 단위일 뿐이고, 그 양은 관측 장소에 따라 다르게 나타난다. 이 모든 혁명적인 결과는 고전 역학과 고전 전자기학 사이의 갈등을 없애려는 동기에서 비롯되었다. 그 동기는 ‘자연 법칙의 (     )과 불변성’을 전제한 것이었다.

 

• 아인슈타인의 특수 상대성이론을 받아들이면, 시간 개념은 (     )과 무관한 실체 개념이 아니다. 특수 상대성이론은 고전 역학과는 다른 방식의 세계관을 함축하고 있다. 그러나 전통적인 (     ) 개념이 특수 상대성이론에서 완전히 부정되는 것은 아니다. 물체를 구성하는 동일한 (     )로서의 물질 개념을 아인슈타인이 부정하지 않았기 때문이다. 그가 부정한 것은 단지 운동 이전에 주어진 혹은 운동과 (     ) 물질 개념이다.

 

• 특수 상대성이론에서 시간은 (     )과 무관하게 존재하는 실체가 아니다. 많은 사람들은 아인슈타인의 (     ) 상대성이론이 특수 상대성이론을 확장한 것으로 여긴다. 하지만 이는 (     )이 아니다. 일반 상대성이론에서 (     )은 관측 및 측정과 무관하게 혹은 독립적으로 존재하는 구조를 뜻한다. 따라서 경험과 무관한 시공간의 (     ) 구조를 가정하는 것은 (     )과 아인슈타인 모두에게 공통된 것이라 할 수 있다. 다만, 일반 상대성이론의 4차원 시공간은 뉴턴의 그것처럼 절대적이지 않다. 일반 상대성이론에 의하면, 시간과 공간은 서로 (     )이지 않기 때문이다.

 

• 뉴턴의 역학에서 아인슈타인의 상대성이론에 이르는 과정을 살펴보면, 급격한 세계관의 변화가 있었다. (     ) 자연 법칙에 대한 두 사람의 이해 방식이 완전히 다른 것은 아니다. 이 때문에, ‘고전 역학과 상대성이론 사이의 (     )를 어떻게 보아야 하는가’라는 문제는 많은 과학사가와 철학자들의 주목을 받았다.