[대담 영상] 장회익의 자연철학 이야기 4


장회익의 자연철학 이야기 대담 영상 시리즈

(1) 장회익의 자연철학 이야기 1 – <철학자를 위한 물리학> 강의와 ⟪장회익의 자연철학 강의⟫ 책에 대하여
(2) 장회익의 자연철학 이야기 2 – 근대학문과 여헌 장현광, 그리고 앎의 틀과 바탕 관념에 대하여
(3) 장회익의 자연철학 이야기 3 – 고전역학의 역사 지평, 고전역학의 질문과 개념들
(4) 장회익의 자연철학 이야기 3.5 – 고전역학의 바탕 구도, 상대성이론의 역사 지평
(5) 장회익의 자연철학 이야기 4 – 상대성이론의 내용 정리 : 좌표계와 시간-공간 2차원
(6) 장회익의 자연철학 이야기 4 뒷편 – 4차원의 결과들, 바탕 구도 요소의 재서술, 그리고 일반상대성이론
(7) 장회익의 자연철학 이야기 5 상 – 양자역학의 역사 지평과 겹실틈 실험으로 본 해석 문제
(8) 장회익의 자연철학 이야기 5 중 – 양자역학의 ‘상태’와 ‘측정’에 대해서, 그리고 공간개념의 변화와 양자역학의 새 공리 체계에 대해서


장회익 선생님과 자연철학에 대해 이야기를 나눈 대담 영상 시리즈 네 번째를 공개합니다.

녹색아카데미에서는 <자연철학 세미나> 식구들과 <철학자를 위한 물리학> 강좌 수강생들, 그리고 ‘자연철학’에 관심 갖고 계신 여러 분들을 위해서 3월부터 장회익 선생님과의 대담 영상을 제작하여 공개하고 있습니다. 이번에는 4월 11일에 선생님을 찾아 뵙고, 상대성이론의 본 내용과 양자역학의 역사지평에 대해 말씀을 나누었습니다. 대략 30~45분 분량 영상 4개를 만들 생각으로 대담을 하였는데 아마도 상대성이론에 대한 영상 꼭지 4개와 양자역학의 역사지평에 대한 꼭지 2개로 나누어 올려야 하지 않나 생각 중입니다.

오늘은 상대성이론의 내용 정리 부분 중 좌표계에 대해 주로 이야기를 나눈 4-2와 시간-공간 2차원으로 줄여서 4차원의 골간을 이해하는 4-3을 공개합니다. 상대성이론의 가장 핵심이 되는 부분을 짚고 있는데요, 다 보시면 4차원 별 거 아니군 하실 겁니다. 장회익 선생님께서 정리한 상대성이론의 골자는 정말 간단하거든요.

기준이 되는 축의 모두 똑같은 성질을 가져서 여러 개의 기준축으로 이루어진 좌표계 내 공간 내에 어떠한 특수한 점이나 방향도 없는 게 n차원입니다. 우린 그간 공간을 3차원으로 이해해왔고, 시간은 공간 3차원과 아무런 관계가 없는 별도의 1차원으로 생각해왔습니다. 그런데 시간의 단위(s)와 실수의 성질을 가진 시간축에 허수 성격과 속도의 단위를 가진 상수를 곱해서 허수 성격의 길이 단위를 가진 기준축으로 만들어주면 공간축과 시간축의 성질을 똑같게 만들 수 있습니다. 그러면 세 방향의 공간축과 한 방향의 시간축으로 이루어진 시공간 4차원이라는 바탕 관념을 만들어볼 수가 있는데 이것이 우리의 경험 세계를 훨씬 더 잘 그려주는 좋은 앎의 바탕이 된다는 겁니다.

우리가 아는 시간에 ic라는 상수를 곱하면 마치 마법과도 같은 아래의 상대 속도식이 만들어져서 100km/h로 달리는 차를 60km/h로 따라가면서 보는 상대 속도의 문제에서부터 빛을 광속의 99%로 따라가면서 보아도 빛의 속도로 보이는 문제까지 다 이해할 수 있게 해준다는 거죠. 시공간 4차원 바탕관념이요.

$${ v }^{ \prime }=\frac { v-u }{ 1-\frac { vu }{ { c }^{ 2 } } }$$

자세한 내용은 직접 영상을 보시면서 확인해보세요. 아마 가벼운 마음으로 두어 번 들으시면 다 이해될 겁니다. 그 어렵다는 상대성이론이요. 설겆이할 때마다 틀어놓고 들어보세요.

1. 장회익의 자연철학 이야기 4-2

[대담 영상] 장회익의 자연철학 이야기 4-2 : 상대성이론의 내용 정리 1 – 좌표계

“장회익의 자연철학 이야기” 4-2편에는 ⟪장회익의 자연철학 강의⟫ 중 ‘제3장 소를 보다: 상대성이론’ 중 상대성이론의 내용정리 부분을 다루면서 4차원을 이해하기에 앞서 2차원 평면을 놓고 차원, 좌표계, 2차원 공간의 성격 등에 대해 이야기를 나눕니다. 이 편에서 다룬 질문과 견해들은 아래와 같은 것들입니다.

  • Q2. 좌표계, 차원에 대해서
    • Q2-1. 삼각함수는 2차원 공간의 성격?
    • Q2-2. 두 축의 성격이 다르면 2차원이 아닌가?
      • 상대성원리
      • 삼각함수는 2차원 공간에서 성립하는 관계다
    • Q2-3. 좌표계의 의미는 무엇?
    • Q2-4. 시간이 길어지고 짧아지고 한다는 것의 의미? 2차원 평면에서 생각해보기
    • Q2-5. 좌표계, 데카르트 이전과 이후?
  • Q2-6. 수학의 평면, 공간 vs 물리 세계의 평면, 공간?
  • Q2-7. 우리의 경험과 잘 맞는 수학적 질서를 찾아내서 그것으로 물리 세계를 이해?

2. 장회익의 자연철학 이야기 4-3

[대담 영상] 장회익의 자연철학 이야기 4-3 : 상대성이론의 내용 정리 2 – 시간-공간 2차원으로 줄여서 4차원 이해하기

“장회익의 자연철학 이야기” 4-3편에는 ⟪장회익의 자연철학 강의⟫ 중 ‘제3장 소를 보다: 상대성이론’ 중 상대성이론의 내용정리 부분을 다루면서 시간과 공간이 대등한 두 개의 축을 이루는 2차원 평면 공간을 가지고 시공간 4차원 이해를 시도합니다. 이 편에서 다룬 질문과 견해들은 아래와 같은 것들입니다.

  • Q3. 시간과 공간이 2차원을 이룬다는 것에 대해서
    • Q3-1. 벽에 걸쳐진 한 사다리에서 본 다른 사다리의 기울기?
    • Q3-2. 2차원 시간-공간?
    • Q3-3. 상수는 단위를 맞춰주기 위한 것?
      • 시공간 2차원에서 시간은 복소수 2차원 중 허수축에 대응
    • Q3-4. 시공간을 4차원으로 보기로 하고 복소수 공간을 채택해서 시간을 허수축에 놓으니 잘 맞더라?
    • Q3-5. 복소수 공간의 시공간 4차원은 ‘실재’인가?
    • Q3-6. 도리어 시공간 4차원 이론으로 복소수의 실재성이 드러난 것?
  • Q4. 4차원 시공간에서의 상대 속도 문제
    • Q4-1. 시간과 공간이 2차원을 이룰 때 상대방의 속도는 어떻게 보이는가?
    • Q4-2. 상수 c의 값은 어떻게 찾아내나?
    • Q4-3. 이론이 먼저 나오고 상수값이 나중에 밝혀진 역사적 사례가 있나?

많이들 보아주시고 공유와 녹색아카데미 유튜브 채널 구독도 많이 해주세요~.

녹색아카데미 유튜브 채널

녹색아카데미 중사 최우석


*알림: 웹사이트 스킨 문제로 댓글쓰기가 안되고 있습니다. 댓글이나 의견 등은 녹색아카데미 페이스북 그룹, 트위터, 인스타그램 등을 이용해주시면 감사하겠습니다. 공부모임 게시판에서는 댓글을 쓰실 수 있습니다. 이용에 불편을 드려 죄송합니다.
– 녹색아카데미