기초과학

중국과학자 인력장이 빛의 속도로 전파하는 첫 증거 발견

발행일 : 2013 / 02 / 07

최근 중국과학자의 새로운 발견으로 뉴턴의 만유인력공식이 수정될 전망이다.

물리교과서의 만유인력공식에 시간에 대한 변수는 들어있지 않다. 왜냐하면 당시 만유인력 법칙을 발견했던 뉴턴은 인력장이 무한대의 속도로 순간적으로 전파된다고 생각하였기 때문이다. 하지만 2012년 12월 26일 중국과학원 지질지구물리연구소의 텅커윈(湯克雲) 연구팀은 인력장이 무한대의 속도가 아닌 빛의 속도로 전파된다는 연구결과를 발표했다.

이는 아인슈타인의 가설을 입증한 것으로, 뉴턴과 아인뉴타인의 인력장 속도에 관한 논쟁이 판가름 날 것으로 보인다.

인력장은 임의의 2개 물체사이에 존재한다. 뉴턴의 만유인력법칙은 처음으로 기본 상호작용 법칙을 해석하였고 지면에 있는 물체의 운동과 천체의 운동 법칙을 통일시켰다.

다른 한 물리학자인 아인슈타인은 오히려 빛의 속도로 전파된다는 가설을 내놓았다. 이에 앞서 물리학자들은 인력 상호작용의 전파 혹은 연락 속도가 도대체 무한대(순간 완성)인지 아니면 유한한 속도(예, 빛의 속도)인지에 대해서는 견해가 달랐다. 전체 물리학계는 모두 실험이나 혹은 관측을 통해 인력장의 전파 속도를 얻기를 기대하고 있다.

탕커윈 연구팀은 현재 지구 중력 고체조(Solid Tide)의 실용 뉴턴 이론공식에는 인력이 빛의 속도로 전파한다는 가설이 포함되어 있음을 발견하였고, 처음으로 인력 전파속도 방정식을 도출하여 티베트의 스취엔허역(獅泉河站)과 신쟝의 우선역(烏什站)의 고품질 고체조(Solid Tide) 관측데이터를 이용해 방정식의 답을 구했고 인력장이 빛의 속도로 전파한다는 첫 번째 신뢰할 만한 증거를 얻었다. 간단히 말하면 고정밀도 중력측정기기로 태양으로부터 오는 인력을 직접 측정하여 얻은 인력장의 전파 곡선과 빛의 속도 전파 이론곡선은 기본적으로 부합된다.

중국과학원 지구과학부 텅지원(騰吉文)원사는 이번의 발견은 모든 인력이론을 판단하는 기준이 될 것이며 또한 뉴턴의 만유인력법칙을 수정하는데 기초를 다졌다고 평가하였다.

2002년 9월 미국과학자가 목성이 퀘이사를 엄폐하는 기회를 이용해, 미국과 유럽에 있는 라디오망원경으로 퀘이사의 위치변화를 관측하는 과정에서 인력장이 빛의 속도로 전파한 결과(오차 20%)를 측정하였다고 발표한적 있다. 하지만 나중에 국제 주류 물리학계에서 해당 측정결과가 인력장의 속도가 아닌 라디오파의 속도라고 주장하면서 관측결과가 승인받지 못하였다.

탕커윈 연구진의 연구결과는 “Chinese Science Bulletin” 협력출판사인 독일 Springer-Verlag의 홈페이지에 발표되었다. 이 연구성과는 2013년 1월호에 출판되는 “Chinese Science Bulletin” (중영문판) 자료집에 개재될 예정이다.