아인슈타인은 어떻게 인생 최대의 실수를 저질렀는가

1900년대 초반에 근본적인 수준에서 우주를 연구하는 것이 어땠을지 상상해 보세요. 200년 넘게 뉴턴의 물리학은 물체가 움직이는 방식을 지배하는 것으로 나타났으며, 뉴턴의 만유인력 법칙과 운동 법칙은 지구, 태양계, 더 큰 우주에서 사물이 어떻게 움직이는지를 결정했습니다. 그러나 최근 뉴턴의 그림에 대한 몇 가지 도전이 나타났습니다. 물체를 임의의 속도로 계속 가속할 수는 없지만 모든 것이 빛의 속도에 의해 제한됩니다. 뉴턴의 광학은 맥스웰의 전자기학만큼 빛을 기술하지 못했고, 아직 초기 단계인 양자물리학은 전 세계 물리학자들에게 새로운 질문을 던지고 있었습니다.

그러나 아마도 가장 큰 문제는 뉴턴의 예측을 무시하고 1500년대 후반부터 정확하게 측정된 수성의 궤도에 있었습니다. 알베르트 아인슈타인이 일반 상대성 이론을 공식화하게 된 것은 바로 그 관찰을 설명하려는 탐구였습니다. 이 이론은 뉴턴의 중력 법칙을 물질과 에너지 사이의 관계(시공간을 휘게 함)와 휘어진 시공간(물질과 에너지의 관계)으로 대체했습니다. -에너지를 움직이는 방법.

그러나 아인슈타인은 그 버전의 일반 상대성 이론을 출판하지 않았습니다. 그는 우주에 인위적으로 추가 필드를 추가하는 우주 상수라는 추가 임시 용어를 포함하는 버전을 출판했습니다. 수십 년 후, 그는 그것을 자신의 가장 큰 실수라고 언급했지만, 수년에 걸쳐 여러 번 그 실수를 두 배로 늘리기 전에는 그렇지 않았습니다. 역사상 가장 똑똑한 사람이 어떻게 역대 최대의 실수를 저질렀는지, 우리 모두에게 교훈을 선사합니다.

중요하게도 일반상대성이론은 아인슈타인의 마음 속에 모인 세 가지 퍼즐 조각으로 구성되었습니다.

이 세 가지 개념을 종합하면 아인슈타인은 중력을 다르게 생각하게 되었습니다. 즉, 중력은 모든 거리에 걸쳐 항상 작용하는 보이지 않고 무한히 빠르게 작용하는 힘에 의해 지배되는 대신 시공간 곡률에 의해 발생한다는 것입니다. 그 자체는 그 안에 물질과 에너지가 존재함으로써 유도되었습니다.

이 세 가지 초기 단계는 각각 1905년, 1907년, 1908년에 일어났지만 일반 상대성 이론은 1915년이 되어서야 최종 형태로 출판되었습니다. 아인슈타인과 그의 동료들이 세부 사항을 올바르게 해결하는 데는 그만큼의 시간이 걸렸습니다. 그러나 일단 그는 물질-에너지와 시공간이 서로 어떻게 영향을 미치는지에 관해 오늘날 아인슈타인 장 방정식으로 알려진 일련의 방정식을 발표했습니다. 그 논문에서 그는 다음을 확인했습니다.

세 번째 점은 중요한 새로운 예측으로 이어졌습니다. 개기 일식 동안 태양의 빛이 달에 의해 차단되어 별이 보일 때 태양 뒤에 위치한 별의 겉보기 위치가 구부러지거나 이동한다는 것입니다. 태양의 중력에 의해. 1916년 제1차 세계 대전으로 인해 이를 테스트할 기회를 "잃고" 1918년 구름에 패한 후, 1919년 일식 탐사대는 마침내 비판적인 관찰을 하여 아인슈타인의 일반 상대성 이론의 예측을 확인하고 이론으로 널리 받아들여지게 되었습니다. 새로운 중력 이론.

그러나 새로운 이론을 공식화하는 여느 훌륭한 과학자와 마찬가지로 아인슈타인 자신도 실험과 관찰이 어떻게 나올지 상당히 확신하지 못했습니다. 1917년 물리학자 Willem de Sitter에게 보낸 편지에서 아인슈타인은 다음과 같이 썼습니다.

"저에게는… 상대성 개념이 끝까지 지켜질 수 있을지, 아니면 모순으로 이어질지 여부가 뜨거운 질문이었습니다."

즉, 일반 상대성 이론의 수학적 원리와 이를 다양한 상황에 성공적으로 적용하는 방법을 알아낸 후에는 이제 큰 과제에 직면하게 됩니다. 올바른 설명을 제공해야 하는 모든 물리적 사례에 이를 적용하는 것입니다. 그러나 이에 대한 한 가지 큰 도전은 알려진 아인슈타인 시대의 우주에 이르렀을 때였습니다.

그 당시에는 당시 천문학자들이 "섬우주" 가설이라고 불렀던 다른 은하계가 있는지, 아니면 우리가 관찰한 모든 것이 은하수 자체에 포함되어 있는지 여부가 아직 알려지지 않았습니다. 바로 몇 년 후인 1920년에 바로 이 주제에 관해 큰 논쟁이 벌어졌습니다. 양측이 열정적으로 논쟁을 벌였음에도 불구하고 결론이 나지 않았습니다. 은하수와 그 안에 있는 물체가 단순히 존재하는 전부라는 것은 합리적이고 많은 사람들이 받아들였습니다.