2025.05.13 (화)

  • 구름많음동두천 17.6℃
  • 맑음강릉 20.3℃
  • 구름많음서울 18.2℃
  • 맑음대전 18.5℃
  • 맑음대구 19.0℃
  • 맑음울산 20.0℃
  • 맑음광주 18.4℃
  • 맑음부산 19.1℃
  • 맑음고창 18.4℃
  • 맑음제주 21.3℃
  • 구름많음강화 15.3℃
  • 구름조금보은 17.3℃
  • 맑음금산 18.1℃
  • 맑음강진군 18.7℃
  • 구름조금경주시 20.7℃
  • 맑음거제 19.7℃
기상청 제공
월간구독신청

사회일반

상대성 원리와 시공세계

대한뉴스 10월호 내지 출력용.jpg
▲ 김안제
    한국자치발전연구원 원장
    서울대학교 명예교수
    민주평화통일자문회의 상임위원
우주만상과 인간사회의 본질을 설명함에 있어 옛날부터 두 개의 상반된 입장이 있었으니, 하나는 절대주의(絶對主義, absolutism)고 다른 하나는 상대주의(相對主義, rela­tivism)다. 절대주의는 영원 보편의 타당성을 가진 절대자의 존재를 인정하고 이를 추구하는 사상으로서 오랫동안 종교에서 주창되어 왔으며, 상대주의는 모든 가치의 절대적 타당성을 부인하고 모든 것이 상대적이라고 주장하는 사상으로서 일찍이 그리스의 아테네시대부터 궤변철학자인 소피스트(sophist)들에 의해 주창되어온 것이다. 앞의 것이 독립적으로 존재하는 성질인 절대성을 인정함에 대하여 뒤의 것은 모든 사물의 부분과 전체, 또는 부분과 부분이 독립하지 않고 서로 의존적 관계를 가진 성질인 상대성만을 인정하고 있다. 실제 우리 눈에 보이는 자연현상이나 우리가 살고 있는 인간세상을 보면 절대적인 것 보다는 상대적인 것이 더 많고 보편적인 것으로 느껴진다.
 
상대성원리(相對性原理, relativity)라는 것이 있다. 물리학(物理學)에서는 이를 서로 등속(等速) 직선운동을 하고 있는 좌표계(座標系), 곧 관성(慣性) 좌표계에 있어서는 모든 물리법칙은 같은 형태로 나타난다는 원리라고 정의하고 있다. 20세기 최고의 천재 물리학자인 유태계 독일인 아인슈타인(Albert Einstein, 1879~ 1955)은 상대성원리를 발견하여, 1905년에 특수상대성이론을 발표했고 1915년에는 일반상대성이론을 발표하였다. 이의 공로로 그는 1921년에 노벨물리학상을 수상했으며, 히틀러(Adolf Hitler, 1888~1945)가 독일 연방의 수상으로 취임하던 1933년에 미국으로 망명하였다. 아인슈타인의 상대성 원리에 의하면 시간과 공간은 서로 밀접하게 연결되어 있으며, 따라서 사차원(四次元)의 세계를 구성하게 된다는 것이다.
 
차원(dimension)이라는 말은 수학에서 어느 변화하는 것의 상태가 갖는 독립적인 실수(實數)라고 정의되고 있다. 모든 형태는 점(點)으로부터 시작된다. 점들이 계속 이어진 흔적을 선(線)이라 하며, 이것이 일차원이며 X 또는 Y로 표시한다. 하나의 선을 다른 또 하나의 선이 가로질러 가면 이차원이 되고, 하나의 면(面)을 형성하게 되며, A=f(X,Y)로 표시한다. 이 때 비로소 가로 세로의 좌표(座標)가 이루어져서 한 지점의 위치를 X와 Y의 두 수치로 표시하게 된다. 그리하여 지구 표면의 모든 지점이 경도(經度)와 위도(緯度)로 나타내어지게 되는 것이다. 이러한 면을 다른 또 하나의 선이 아래 위로 뚫고 나가면 가로·세로·높이의 삼차원이 되고, 비로소 입체적 공간(立體的 空間)이 형성된다. 수학에서는 이를 V=f(X,Y,Z)로 표기한다. 그리하여 선의 크기는 5㎝, 10m, 15㎞ 등의 일차단위로 나타나고, 면의 크기는 X와 Y의 곱으로 계산된 20㎠, 30㎡, 40㎢ 등의 이차단위로 나타나며, 삼차원의 부피는 X와 Y와 Z의 곱으로 계산된 50㎤, 60㎥, 70㎦ 등의 삼차단위로 나타난다. 삼차원의 공간이 바로 우리가 현재 살고 있는 현실 세계이다.
 
이와 같은 삼차원의 공간에 시간(時間, time)이라는 변수가 추가되면서 사차원의 세계, 곧 시공세계(時空世界)가 형성되었으며, 이를 W=f(X,Y,Z,t)로 표시하게 되었다. 공간의 질량과 시간은 어떤 경우에도 일정하다는 사상이 오랫동안 믿어져 왔으나 아인슈타인에 의해 물체의 속도에 따라 모두 변화한다는 이론으로 바뀌고 말았던 것이다. 즉, 속도에 비례하여 질량은 증가하고 시간은 감소한다는 것이다. 따라서 사차원의 세계가 현실화되는 미래에 있어서의 인간세계는 우리가 상상하는 이상의 모습으로 바뀌어질 것이다. 자연과학과 공학의 급격한 발달로 경이할만한 변화가 일어날 사차원의 시공간 세계를 잠시나마 경험할 때까지 건강한 몸으로 오래 오래 살았으면 하는 높은 소망을 갖고 있다.