본문을 읽기전에 아래의 링크의 글을 순서대로 읽어보시면 연결되는 내용을 통해 상대론과 양자역학을 쉽게 이해할수있습니다.

1. 상대론적 길이수축을 쉽게 이해해보기

2. 질량과 상대론적 길이수축의 연관성을 쉽게 이해해보기

3. 뉴턴의 관성의 법칙을 상대론적으로 쉽게 이해해보기

4. 중력이 상대론적으로 힘이 아닌 이유를 쉽게 이해해보기

5. 중력이 양자역학적으로 힘인 이유를 쉽게 이해해보기

6. 양자역학이란 무엇인지 이해해보기

7. 양자역학의 질량의 상대성 이해해보기

8. 질량의 상대성과 중력의 관계 이해해보기

9. 에너지의 대칭성과 비대칭성을 이해해보기

10. 4차원과 확률과의 관계에 대해서 이해해보기

11. 수학적으로 질량의 상대성 이해해보기

12. 중력장이 확률장인 이유에 대해서 이해해보기

13. 슈뢰딩거 고양이와 시간의 상대성의 상관관계 이해해보기

이번 글에선 빛이 절대속도인 이유, 빛의 이중성을 가진 이유, 빛이 질량이 없는 것으로 설명되는 이유 등 오해나 오개념을 많이 불러일으켰던

부분에 대한 설명을 하려고 합니다. 일단 빛이 절대속도인 이유에 대해선 거시나 미시의 변화가 불연속이기 때문이었고, 이와 관련된 설명은

이전 글들에서 적었으니 생략해도 될 것 같습니다. 그럼 나머지 주제인 빛의 이중성과 빛의 에너지 형태에 관한 설명이 남게 되는데 사실 저 둘은

같은 맥락의 문제이죠. 만약 질량의 상대성으로 인해 (시)공간이 에너지의 한 형태가 될 수 있다면, 빛이 파동성을 가지고 있을 때 빛이 공간화 된

것이라 생각할 수 있게 되고, 따라서 빛은 질량이 없는 것으로 충분히 설명될 수 있죠. 또는 트렌디하게 설명해보자면 힉스 입자가 공간에는 질량을

부여하지 않거나 못한다고 설명될 수도 있고 말이죠. 그런데 반대로 빛이 입자성을 가진 경우엔 어떻게 설명되어야 할까요? 그 경우 빛은 질량을

가진 상태라 생각해야 할까요? 사실 이 부분이 설명이 까다로운 부분입니다. 아인슈타인이 설명한 에너지-질량 등가원리(e=mc^2)로 인해서

에너지와 질량의 구분이 사라지게 되었고, 따라서 빛이 에너지가 있다면 빛은 질량을 가진 것으로도 설명을 할 수 있어야 한다고 주장하는 사람도

생기게 된거죠. 하지만 입자성을 보일때도 빛에는 질량이 없는게 맞습니다. 빛이 입자성을 가질때도 그것이 4차원의 입자이기 때문입니다.

앞서 빛이 파동성을 가졌을 때는 (시)공간과 구별되지 않기 때문에 빛은 질량이 없는 에너지라고 했었죠? 또 이전 글들에서는 공간이

확률장이라고도 설명했었고요. 즉 확률을 가진 공간은 4차원입니다. 즉, 확률성을 지닌 4차원에너지는 항상 질량이 없는 에너지의 형태로만

존재한다는 겁니다. 마찬가지로 빛도 입자성을 가지고 있더라도 4차원 에너지라는 거죠. 왜 이런 설명이 가능할까요? 일단 질량체는 광속이

될 수 없습니다. 마찬가지로 로렌츠변환식에서 질량체의 속도를 광속으로 가정하여 계산할 경우 분모 값이 0이 되어 수학적으로 불능이 되죠.

사실 저 식의 또 다른 의미는 3차원이 4차원이 될 수 없다는 겁니다. 마찬가지로 0차원이 1차원이 될 수 없고, 1차원이 2차원이 될 수 없고,

2차원이 3차원이 될 수 없으며, 3차원이 4차원이 되거나 4차원이 5차원이 될 수 없음을 의미한다는 거죠. 하지만 상위차원이 하위차원으로

나누질수는 있습니다. 전에 설명했듯이 5차원은 각기 서로다른 에너지를 가진 4차원(고립계)의 합이니까요. 이런 설명이 이해가 안되신다면

위 링크의 9번과 10번을 읽어보시거나 다음의 설명을 이해하시면 됩니다. 빛의 시간이 상대적으로 흐르지 않는 이유는 광속일 경우 이동거리가

0으로 수축되기 때문입니다. 이동거리가 사실상 없으니 시간이 흐르지 않는다는 거죠. 그런데 처음부터 공간의 길이가 0인 상태가 아니라는 것이

중요합니다. 예를들어 태양에서 지구로 도달하는 빛은 우리가 보기엔 빠르게 이동해서 우리 눈에 보이게 된 것 이지만, 빛을 기준으론 지구와

태양 사이의 거리는 0인 상태 즉, 그 사이의 어느 부분에서나 빛은 동시에 존재하고 있는 상태란 거죠. 결국 빛은 파동성을 가지던 입자성을

가지던 항상 확률적으로 존재하고 있는 상태인 겁니다. 결국 빛이 입자로 관측된 다는 것은 그 거리사이의 어느 위치에서나 동시에 확률적으로

존재하지만 그 위치중 어느 한곳에서만 관측자와 상호작용을 갖게 되기 때문입니다. 결국 이러한 설명으로 빛이 이중성을 가진것과 빛이

질량체가 아닌 것이 설명됩니다. 또 상대론적으로 빛이 휘어지는 이유는 공간이 휜 지점을 이동했기 때문이었지만, 양자역학적으로는 빛과

공간이 구별되지 않기 때문입니다. 잘 이해해보시길 바랍니다.