특수 상대성 이론(1) - 도입부, 역사

1. History

빛의 매질은 무엇인가?

빛이 입자인가 파동인가 하는 오랜 기간동안 논쟁거리였다.

그런데 여러 가지 실험을 통해 파동이라는 결론이 지배적이었다.

그런데 파동은 매질이 필요하다. 소리가 전달되는 이유는 공기가 있기 때문이다. 예를 들어, 공기를 쳐서 진동이 전달되기 때문에 소리가 전달된다.  이런 관점에서 빛의 매질은 에테르(Ether)라고 했다. 

이렇게 해서 에테르의 존재를 검증하기 위한 실험 마이켈슨-몰슨 실험이 행해졌다. 

위에서 Total 시간은 제일 위의 실험 배치를 반시계 반향으로 90도 회전했을 때의 시간 delta [t]와 위의 실험에서 delta [t]와의 차이를 의미한다. phase shift는 뭐 간섭 관련 이야긴데. 자세히 알 것은 없다.

아인슈타인은 마하의 영향을 많이 받았다. 마하는 매우 실증적인 사람이었다. 너무 실증적이라 공격적이었다. 볼츠만도 자살함. 

아인슈타인은 볼 수도 만질수도 없는 에테르는 취급하지 말자고 함. 이렇게 주장을 하고 실험을 하고 논문도 발표해서 성공 했다. 

2. 아인슈타인의 등장

주장: 에테르는 없다!!!

반론: 그럼 빛의 매질은 뭘로 해야 되지? 빛의 속도를 어는 프레임에서 정의해야 하나? 

주장: 1. 모든 관성계에서 물리 법칙은 같다. 

        2. 모든 관성계에 대해서 빛의 속도는 같다.

아인슈타인은 갈릴레이 변환(고전 상대론)을 주장 2를 맞게 하기 위해 뜯어 고쳤다. 

Maxwell 이론은 이래서 위대하다. 현대 물리(양자역학, 상대성이론)의 등장에도 불구하고 Maxwell 방정식은 굳건히 자리를 지킬 뿐 아니라 현대물리와 조화를 이루고 있다.