광속일정의 법칙 -현대물리

보통 사람들의 입에 회자되는 것 뿐만이 아니라 물리학 교재들이 만약 상대성 이론을 다루기 위해 첫머리에 다는 것이 바로 광속 일정의 법칙이며 이를 증명해 낸 것은 마이켈슨-몰리의 실험이다. 과연 아인슈타인은 마이켈슨-몰리의 실험에서 광속일정의 법칙을 착안했을까?

사실은 No.이다. 전혀 그렇지 않다. 마이켈슨-몰리의 실험은 엄밀히 말해 광속일정의 법칙을 증명해낸 것이 아니다. 물론 에테르가 존재하고 안하고를 증명해 낸 것은 더더욱 아니다.

광속 일정의 법칙은 맥스웰의 전자기 이론에서 자연스레 유추된다. 맥스웰의 전자기 이론은 그 계가 관성계인지 가속계인지 상관없이 일정하다. 파동방정식에서 파동의 속도를 구하는 방법을 여기에 이용하면

와 같은 맥스웰방정식을 한번 더 미분 연산자를 돌리면 .

이 되고 종국에는 파동방정식의 형태가 나온다

어디서 많이 보던 3차원 파동방정식의 모양과 똑같다.

여기서 속도를 구해보자면

가 나온다.

는 진공에서 전기가 전도되는 비율로서 8.85X10^-12 이고

는 자기장이 전도되는 비율로서 4πX10^-7 승이니까

여기서 속도를 직접 계산기로 구해보자

에 근접한 수치가 나올 것이다.

빛의 속도는 진공에서 항상 이 속도가 나와야 한다. 그것이 어떠한 속도로 움직이는 관성계이든 상관없다. 우주 어느곳에서도 성립하는 이것이 광속일정의 법칙이다. 마이켈슨 몰리의 실험과는 상관이 없다. 그런데 아마 블랙홀 주변에서는 빛이 빛의 속도보다 빠른 속도로 끌려들어가지 않을까...

그런 의미에서라면 우주 어느곳에서도 성립...이라는 말은 일단 접어야 할지도 모르겠다.