중력 질량의 본질, 시공간의 에너지로의 변환여부.

우선 중력과 질량의 본질에 관해서는 저의 답변을 참고하시기 바랍니다.

 

중력의 본질과 질량의 근원

http://kin.naver.com/db/detail.php?d1id=11&dir_id=110202&eid=Lxmi53JpBo0Mp8O+d6db+qW0L49V1HW/

 

 

시공간이 에너지로 변환이 가능한가를 물어보셨는데....

( "공간"과 "시공간"은 차원과 관계되는 개념이기때문에 물리적으로 엄격히 구분되는 개념이니 정확히 구분해 쓰시기 바랍니다.)

현대물리학에서도 진공은 디락의 예언대로 절대무의 공간이 아닌 소립자가 생성소멸하고 에너지가 요동치는 변화무쌍한 곳입니다.
하지만 이 에너지의 형태가 양이아닌 음에너지의 형태로 존재하기때문에 조금 다른의미가 될수있는데 어떤형태로든 공간도 에너지를 가지고있다고 볼수있습니다.

 

그리고 실험적으로 진공이 텅빈 공간이 아님을 보여주는 예로‘캐시미어 효과’라는 현상이 있습니다.  공간에 두 장의 금속판을 나란히 놓게 되면 금속판 사이에 미소한 인력이 작용하여 서로를 끌어당기게 되는데 이 힘은 만유인력과는 관계가 없으며 만유인력보다 더 강한 힘이라고합니다.

 

"시간과 공간은 운이 다했다." (위튼-프린스턴 고등연구소)
"시간과 공간은 허상에 불과함이 거의 확실하다." (사이버그-프린스턴 고등연구소)
"시간과 공간의 개념은 분명히 우리가 포기해야 하는 개념이다." (스트로민저-하바드)

 

대표적인 초끈물리학자들이 전망(?)하는 물리학에있어서의 시공간의 현위상입니다.

 

아인슈타인은 중력의 본질을 공간의 희어짐에의한 작용으로 해석했으나 문제는 이 공간이란 놈의 정체(?)가 분명하지 않다는 것입니다.
즉, 공간이 물질들과 상관없이 원래부터 존재하는 배경(background)인지
아니면 물질들의 상호연관상태를 기술하기위해 편의상 도입된 가상의 물리량인지....

 

뉴턴은 프린키피아에서 외부의 물질과 전혀 상관없이 존재하는 절대시공간을 상정하였습니다.
하지만 라이프니츠, 마하등 일부학자들은 "공간이란 물체와 사건들사이의 관계를 기술하기위해 도입된 개념일뿐이다" 라고 뉴턴의 관점에 동의하지 않았습니다.
뉴턴의 절대공간은 아인슈타인에의해 상대적 시공간으로 수정되었습니다만 아직도 공간자체의 근본적인 물리적의미에 대한 논란은 현대에 들어와서도 그대로 재현되고 있습니다.
(제 개인적인 생각으로는 뉴턴보다는 라이프니츠의 견해쪽에 손을 들어주고싶습니다. 철학적으로 고찰해보아도 물체와 물체사이의 관계가 존재하지않는 상태에서의 공간이란 물리적으로 아무런 존재의미가 없을것입니다)

 

 

"空間"이란 한자뜻 그대로 물체와 물체 사이의, 아무것도 없는, 비어있는 영역을 뜻합니다.
문제는 이 비어있는 영역에 고유의 물리량을 부여할수있느냐 하는 것입니다. 물체와 물체사이의 관계적 의미로서는 물리량을 도출해낼수있지만 양쪽의 물체가 존재하지않는 상태에서도 이공간이 그자체로서의 물리적의미를 가질수있느냐 하는 것이지요.  어쩌면 "공간이 존재하기때문에 두물체 사이의 거리가 존재하는 것이냐", "애초부터 공간이 존재하지 않아도 두 물체의 물리적상태의 차이로 인해 공간이 발생(?)하는 것이냐" 하는 문제는 동전의 양면처럼 결과적으로 같은 이야기를 놓고 씨름하는 부질없는 소모전일지도 모릅니다.

초끈이론의 진보된 형태인 M이론에의하면 이세상은 플랑크영역 이하의 극미의 세계로 들어가면 시공간이 근본적으로 존재하지 않는 영역이 나타나게됩니다. 이곳의 공간은 비가환 기하학(non-commutative geometry)으로 설명될수있는데 비가환 기하학은 마치 양자역학에서 위치와 운동량이 서로 비가환(Noncommutative)인 것처럼, 공간의 두방향의 좌표가 비가환이 되는것을 말합니다. 곧, 이 때는 x*y ≠ y*x 가 되어 공간의 두 방향의 좌표를 동시에 정확히 정할 수 없게 되며, 공간의 한 점의 좌표를 좌우곱이 다른형태로 나오는 행렬로 표시해야만 합니다. 이것은 우리가가진 기존의 거리나 시간의 간격이 근본적으로 해체되는것을 의미하며 거시세계에서 우리가 느끼는 시간과공간은 일종의 허상인셈이죠.

 

초끈이론과 밀접한 연관관계를 가지고 있는것으로 의심(?) 되어지고있는 로져 펜로즈의 "트위스터이론"도 또한 시공의 좌표란 그 지점을 지나는 빛의 다발이 겹쳐져서 만드는 2차적인 상으로 보고있습니다.

 

따라서 공간은 원래부터 존재하지않고 지금도 존재하지않는 다만 물리적 서술의 편의성을 위하여 도입된 가상의 물리량이라고 보는것이 현대물리학의 대세입니다.

 

 

*추가질문에 대한 답변

 

링크시킨 제 답변중에 분명히 질량의 근원에대한 내용이 있는데....

 잘 안읽어 보셨군요~*^_-  그대로 옮겨드리겠습니다.

 

우선 관성의 척도인 질량이란 무었인가를 이해해야합니다.

 

물리학에서 질량은 물체가 가진 고유한 양으로서 물체에 힘을 가했을 때 가속되기 어려운 정도를 말합니다. 즉 같은 힘을 가했을 때에 크게 움직이는 것(가속도가 큰 것)일수록 질량이 작고, 반대로 조금 움직이는 것(가속도가 작은 것)일수록 질량이 큽니다.

이러한 질량의 근원에 대해 1964년에 영국의 이론물리학자 피터 힉스(P.W. Higgs)는 힉스장 이론을 제안하게됩니다.
힉스장이론에서는 우주공간에 힉스 입자가 충만해 있다고 봅니다. 힉스 입자는 전자기약력의 상호작용에서 질량이없는 게이지 보존들에게 질량을 갖게 하기위해 도입된 스칼라(Scalar) 입자인데, 가장 중요한 성질은 이들이 입자들과 반응할 때 그 세기가 입자들의 질량에 비례하며 이것이 결합이 질량의 근원이라고 생각되어지는것입니다.