빛의 속도가 상수? 특수상대성이론으로 본 시간 여행
세상을 환하게 비추고 우리의 눈으로 사물을 볼 수 있도록 해주는 빛은 현대 물리학에서도 빼놓을 수 없는 중요한 대상입니다. 이번 글에서는 빛의 속도가 유한한 상수 특성을 갖는다는 특수 상대성 이론과 우리 인간들이 현재와 미래를 바라보기보다는 과거를 볼 수밖에 없는 이유에 대해 알아보도록 하겠습니다. 빛의 특성 지난 글에서 빛은 다양한 파장을 가지고 있는 파동(Wave)의 특성을 보유하고 있으며, 다양한 물질을 지나가면서 굴절(Refraction)되고 분산(Dispersion)된다고 얘기하였습니다. 그 밖에도 다른 글에서 이야기할 간섭(Interference), 회절(Diffraction) 특성도 가지고 있으며, 근본적으로는 포톤(Photon)이라는 입자의 성질도 가지고 있습니다. 이번 글에서 얘기할 가장 중요한 빛의 특성은 그 속도가 일정하다는 것입니다. 진공에서 초속 30만 km, 조금 더 정확하게는 초당 299,792,458 미터의 속도로 항상 일정하게 이동합니다. 역사상 최고의 물리학자 아인슈타인 박사는 초고속으로 움직이는 광원에서 발사되는 빛의 속도도 일정하며 단지 시간이 변하는 것이라고, 특수 상대성 이론을 통해 이야기하였습니다. 진공에서의 빛의 속도인 초속 299,792,458 미터는 물리적으로 얻을 수 있는 가장 빠른 속도로, 이보다 더 빠른 속도는 불가능하며 관측 지점에 상관없이 일정한 값을 갖는 기본 물리 상수인 것입니다. 그러나 진공이 아닌 굴절률 n의 매질을 빛이 통과하는 경우 빛의 속도는 아래와 같이 변경됩니다. v = c / n 여기서 v는 매질에서의 빛의 속도, c는 진공에서의 빛의 속도, n은 매질의 절대굴절률입니다. 앞에서 얘기한 바와 같이 빛의 물리적인 최대 속도가 진공에서의 속도이므로, 진공이 아닌 특정 매질의 n은 1보다 큽니다. 굴절률이 n인 매질을 통과하는 빛의 속도는 진공보다 느려지게 됩니다. 하지만 여기서도 감소할 뿐 일정한 상수라는 사실은 변함이 없습니다. 빛은 공간 왜곡이나 불균일함에 ...