어제 술 때문에 중단했던 이야기를 계속한다.

그림 설명 안 해도 되겠나?

우리는 3차원 세상에 살고 있지만, 그림 그리기 귀찮아서 2차원으로 표현한 거야.

지금부터 우리는 전후좌우는 인식하지만 상하는 인식 못하는 2차원 생물이야!!

그런 가정을 무시하고 엉뚱한 소리 없기!!!

(가)에서 빛이 직선을 따라 A에서 B로 이동하는 데 3초가 걸린다고 하자.

즉, AB 거리가 3광초라는 말.

(나)는 3개의 거울에 반사되면서 4초가 걸리는 상황.

따라서 B에 있는 관찰자가 그 빛을 바라보면

(가)의 경우 빛이 이동한 거리가 3광초이니까 AB 거리가 3광초라 생각할 것이고,

(나)의 경우에는 AB 거리가 4광초라 생각하겠지? 광속 불변 또는 절대성 때문이지.

그런데 (나)에서 관측자는 그 빛이 3번 꺽여서 오는 것으로 보일까?

절대 그렇지 않아. 그저 직선으로 4광초의 거리를 빛이 날아오는 것을 보는 거야.

잠망경으로 보면 빛은 분명히 2번 꺽이지만 그냥 직선으로 저곳의 물체가 보이는 것처럼...

망원경이나 잠망경이나 그 구조 상 빛이 여러 번 꺽이도록 설계하지. 거울보다는 프리즘으로..

그런데 관측자가 B의 위치가 아니라 C의 위치라면? C 어디 있는지 그림에서 찾아봐.

C의 관측자는 당연히 AB 거리가 (가)와 동일하게 3광초라 생각하겠지?

빛이 꺽여 가든 말든 C의 입장에서는 빛이 직선운동을 해야만 하지.

C가 보는 세상은 모조리, 언제나 직선 뿐이야.

물론 어느 곳까지의 거리를 측정할 방법이 있으면 그것이 직선인지 휘었는지 알 수는 있어.

자 이쯤해서 살짝 논지를 벗어나 볼까?

3차원 존재인 우리 눈에 보이는 풍경은 진짜 3차원일까?

아니야. 우리 눈에는 2차원으로 보여. 왜? 우리 눈의 망막이 2차원 곡면이기 때문이야.

그러나 우리의 뇌는 2차원 망막에 맺힌 영상을 3차원으로 해석하지.

좌우 두 눈깔의 시야각 차이 또는 멀리 있는 것은 뿌옇게 보인다라는 경험 등등,

그렇게 우리 뇌는 2차원 망막 영상을 3차원으로 해석할 수 있는 것이지.

그러나 만일 우리 뇌에 그런 능력이 없다면?

에혀~~ 우리 인간은 3차원에 살지만 모든 사고나 인식은 2차원에 머물고 말겠지.

이제 다시 원래 이야기로.

<관찰자의 위치가 B일 때> 

(가)를 보면 눈 앞에 직선으로 뻗은 3광초의 거리를 인지하며,

(나)를 보면 눈 앞에 직선으로 뻗은 4광초의 거리를 인지한다.

즉, 관찰자는 광원까지의 거리가 (나)가 더 멀다고 자연스럽게 인식하며,

광속 불변의 원리를 아무 불만없이 이해한다.

<관찰자의 위치가 C일 때>

(가)를 보면 3광초의 거리를 빛이 3초에 주파하는 것을 보고, 광속불변의 원리가 당연하다고 생각한다.

그런데 (나)를 보면 AB사이의 거리가 3광초인데, 빛이 왜 4초 걸려 진행하는지 의문이 들 것이다.

그래서 빛이 진행하는 속도를 구간별로 자세히 분석하게 된다.

빛의 총 경로를 3등분 하여 전반부와 후반부는 빛이 1초에 1광초 주파하는 정상적인 모습을 본다.

그러나 중반부에서는 길이는 1광초인데 걸리는 시간은 2초라는 것을 알아챈다.

여기서 관찰자는 광속불변의 원리가 깨진다는 사실에 대해 여러가지 생각을 하게 된다.

먼저 중반부의 길이가 내 눈에 보이는 1광초가 아니라 실제는 2광초라 생각할 수 있다.

즉, 중반부가 똑바른 직선이 아니라 꺽인 선이든가, 휘어진 곡선일 수 있다고 생각한다.

또 다른 생각으로 중반부에서는 시간이 느리게 흐른다고 생각할 수도 있다.

시간이 느리다는 것은 그곳에서의 광속 역시 느리다는 것을 의미한다.

광속 불변의 원리가 깨지는 듯 보이나, 그것은 외부의 C 관찰자가 보기에 그렇지,

그 중반부에 있는 사람에게는 여전히 광속불변이다.

빛의 진행경로에 있는 사람들에게는 빛은 무조건 직진한다.

관찰자의 위치가 B인 경우도 마찬가지다. 

B는 빛의 진행 경로 상에 있으므로 실제 꺽이거나 휘어진 경로로 진행하더라도 

그 경로가 곧게 펼쳐진 직선 경로로 인식되는 것이다.

결론적으로 말하면 빛의 진행 경로 상에 있는 관찰자에게는 광속 불변의 원리가 그대로 나타나고,

진행 경로 밖에서 관찰하면 어떤 특정 구간에서 광속이 줄어드는 것처럼 관측될 수도 있다는 것이다.

외부의 C 관찰자가 그 특정구간을 해석하는 방법은 두가지다.

첫번째는 그 구간에서 시간이 느리게 흐른다고 보는 것이다.

두번째는 그 구간이 꺽여 있거나 휘어 있어 눈으로 보이는 것보다 실제 거리가 더 멀다고 보는 것이다.

그러나 중요한 사실은 그 특정구간에서 첫번째와 두번째의 해석이

동시에 적용되어서는 안된다는 점이다.

그렇게 동시에 적용되면 그 구간에 있는 사람의 입장에서는 광속이 빨라져서

광속불변의 원리가 무참하게 깨지기 때문이다.

이제 이 글을 쓴 본래 목적을 말하겠다.

일반상대성 이론에서 태양 가까운 곳의 시간은 느리게 흐른다고 말한다.

동시에 그 곳의 공간은 휘었다고 말한다.

사실인가?

시간이 느리게 흐르거나 공간이 휘거나 둘 중에 하나만 일어나야 한다는 나만의 생각이다.

나만의 생각이 아니라 다른 사람들도 그렇게 생각하면 다행이겠지만.