빛의 속도가 현재까지 알려진 것과 다를 수도 있다면요?
괴이한 생각(?)
오늘은 책에 대한 내용보다는 재미있는 상상 정도의 이야기입니다.
현재 알려진 빛의 속도는 299,792,458 미터/초입니다. 여기서 재미있는 생각이 들었습니다. 빛은 파동과 입자 두 가지 형태로 존재합니다. 현재는 그 둘의 존재가 불가분 하게 얽혀 있어서 모든 실험은 그들이 한 존재로 얽혀 있다는 가정하에 수행되었습니다. 즉, 빛을 분리하여 측정할 수 없었습니다. 그러나 그 둘을 분리할 수 있다면? 그 두 가지 형태 각각의 속도가 정말 똑같을까요?
1. 빛의 속도는 고정되어 있습니다. 진공 상태에서 모든 관찰자에게 동일하죠. 버스가 출발하고 우리가 버스를 따라 달리면 버스는 우리 눈에서 그리 빠르다고 느껴지지 않을 것입니다. 하지만 버스가 출발하고, 우리가 버스 반대쪽으로 달린다면 상대적으로 버스는 더 빨리 움직이고 있다고 느껴지죠. 그러나 빛은 그 직관을 무시합니다. 우리가 빛을 향해 달려가거나 빛으로부터 멀어져도 빛의 속도는 변하지 않죠. 이는 빛의 속도가 어떠한 관찰자의 운동 상태와 관계없이 항상 일정하다는 의미입니다.
2. 빛은 두 가지 형태로 존재합니다.
빛은 전자기파의 일종으로, 전기장과 자기장이 공간을 통해 파동 형태로 전파됩니다. 파동처럼 움직인다는 것은 마치 물결이 퍼져나가는 것과 같아서 간섭, 회절, 굴절 같은 현상을 보여줍니다. 예를 들어, 빛이 작은 틈을 통과할 때 여러 방향으로 퍼지는 걸 볼 수 있는데, 이를 회절이라고 합니다.
하지만 빛은 동시에 아주 작은 알갱이, 즉 광자로도 생각할 수 있습니다. 이 광자는 에너지를 가지고 있어서 입자처럼 행동합니다. 예를 들어, 빛이 금속 표면에 부딪혀 전자를 튕겨내는 현상, 즉 광전 효과가 있습니다. 이는 빛이 입자처럼 행동하기 때문에 일어나는 것입니다.
결론적으로, 빛은 때로는 파동처럼, 때로는 입자처럼 행동합니다. 그래서 빛은 한 가지 모습으로만 설명할 수 없고, 두 가지 모습을 동시에 가지고 있습니다. 이를 파동-입자 이중성이라고 합니다.
3. 여기서 궁금증이 생깁니다.
현재 실험으로 알려진 빛의 속도는 299,792,458 미터/초입니다.
지금까지 빛의 속도를 알아내는 실험은 빛의 이중성을 전제로 하여 진행되었고, 과학자들은 빛의 파동성과 입자성을 동시에 고려했습니다. 그러나 만약 미래에 빛의 파동성과 입자성을 완전히 분리하여 각각의 속도를 독립적으로 측정할 수 있는 기술이 개발된다면 어떻게 될까요? 빛이 가진 두 형태의 속도가 각각 다르다는 결과가 나올 수도 있지 않을까요?
저는 이 질문에 대한 해답을 찾는다면, 허블상수의 불일치 문제를 해결하는데 영향을 줄 거라고 생각합니다. 물론, 뇌피셜입니다.
하하…
허블상수의 불일치 :
모두 아시겠지만 우주는 계속 팽창하고 있습니다. 그래서 멀리 있는 은하들이 우리에게서 점점 멀어지고 있습니다. 허블상수라는 것은 이 팽창의 속도를 나타내는 숫자입니다. 쉽게 말하면, 우주가 얼마나 빨리 커지고 있는지를 나타내는 것이죠. 과학자들이 허블상수를 두 가지 방법으로 구해봤다고 해요. 첫 번째 방법은 가까운 별과 은하를 관찰해서 구하는 방법이고, 두 번째 방법은 아주 먼 옛날 우주가 태어날 때를 관찰해서 구하는 방법입니다. 두 방법 다 정확할 거라고 생각했는데, 놀랍게도 두 결과가 다르게 나왔다고 합니다. 같은 허블상수를 구하려고 했는데, 서로 다른 숫자가 나온 거죠.
이걸 허블상수의 불일치 문제라고 하는데요. 왜 이런 차이가 생기는지 아직 정확히 모르고 있어, 과학자들은 더 많은 연구를 통해 이 문제를 해결하려고 노력하고 있다고 합니다.
