광의 본성은 어떠한 구조적 형상을 갖는가?

글쓴이
김 영식
등록일
2002-05-27 03:23
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우선 먼저 물리학의 문제를 여러분들과 함께 토론할 수 있는 장을 발견하여서 반갑고, 이런 장을 운영하시는 분들에게 감사를 드립니다.


광의 본성은 어떠한 구조적 형상을 갖는가?


기존의 양자역학에서는 광(전자기파)의 본성이 입자모형과 파동모형을 동시적으로 갖는 광양자의 형태로 인식하고 있습니다. 그러나 광양자가 갖는 파동모형과 입자모형의 이중성을 하나의 형태로 묶은 형상은 양자역학의 입장에서 아직까지도 분명하게 제시되지 않고 있습니다.

특히 광양자가 갖는 파동모형과 입자모형의 이중성을 하나의 형태로 묶은 형상은 물리적 구조로서 존재할 수 없습니다. 즉 파동모형과 입자모형이 하나의 형태로 묶어지는 형상은 물리적 구조로서 불가능하다는 것입니다. 이러한 상황은 몇 일전 '자유 게시판'(번호 )에서 잠시 설명한 바가 있었습니다.

이 글의 입장에서 설명되는 광(전자기파)의 물리적 구조는 다음과 같은 형태로 표현됩니다.

이 글의 입장으로 표현되는 광의 본성은 기존 물리학의 입장으로 인식하는 파동모형이나 입자모형을 갖지 않습니다. 다만 광의 본성이 파동모형이나 입자모형에서 나타날 수 있는 효과적 특성을 가지고 있을 뿐입니다. 즉 광의 현상적 작용이 파동모형이나 입자모형과 같은 행동을 보여줄 뿐이지, 광의 본성이 파동적 구조나 입자적 구조를 직접 갖지 않았다는 것입니다.

이 글의 입장에서는 우주공간의 모든 영역이 실체적 요소의 물질로 가득 채워져 있다는 주장을 펴고 있습니다. 우주공간의 모든 영역에 가득 채워진 실체적 요소의 물질은 필자의 입장에서 편의상 바탕질이라 표현하고 있습니다. 이 바탕질은 고전 물리학에서 오직 광파의 전파매질만으로 가정되었던 에테르(Ether)와 유사한 의미로 비교될 수 있으나, 이들의 물성과 기능적 역할은 많은 차이를 갖습니다.

우주공간의 바탕질이 초고밀도로 밀집되면 입자모형의 소립자가 탄생되고, 또한 소립자의 바탕질이 해체적으로 붕괴되면 우주공간의 바탕질로 분산됩니다. 즉 우주공간의 바탕질과 소립자의 바탕질은 존립상태가 상호 전환되는 형질적 호환성을 갖습니다.

광의 본성은 바탕질의 부피를 독자적으로 갖고 이 광파의 바탕질은 우주공간의 바탕질을 매질로 이용하여 탄성적 밀어내기로 전파됩니다. 즉 광이 우주공간의 바탕질을 매질로 이하여 전파되면 우주공간을 구성하는 바탕질의 공간조직이 광의 부피만큼 탄성적 밀어내기로 변위됩니다.

그러므로 광의 본성은 일정한 부피의 바탕질이 탄성적 밀어내기로 전파되는 상태라고 볼 수 있습니다. 광의 바탕질은 전자에게 흡수되기도 하고, 전자가 흡수한 광의 바탕질은 일시적으로 보존되기도 하고, 전자는 광의 바탕질을 방출하기도 합니다.

광이 우주공간의 바탕질을 매질로 이용하여 탄성적 밀어내기로 전파되는 상황은 다음의 참고를 통하여 더욱 구체적으로 이해할 수 있을 것입니다. 다음의 참고는 제 홈페이지의 일부를 전재한 것입니다.


---- 참고 ----


일반적 우주공간의 모든 영역에는 실체적 요소의 물질(바탕질)로 가득 채워져 있다. 일반적 우주공간의 모든 영역에 분포된 실체적 요소의 물질은 모든 물리현상을 발현시키는 원인적 요소가 된다. 왜냐하면 우주공간의 물질은 모든 물리현상의 에너지가 존립되거나 전파되는 과정에서 매질로 이용되기 때문이다.

모든 물리현상의 에너지가 매질로 이용하는 우주공간의 물질은 두 가지의 종류로 분류된다. 우주공간을 구성하는 두 가지의 물질 중, 하나의 종류는 전기력, 자기력, 전자기파 등의 발현과정에서 매질로 이용되고, 다른 종류는 중력, 핵력, 뉴트리노, 관성력, 관성운동 등의 발현과정에서 매질로 이용된다.

모든 물리현상의 에너지는 우주공간의 물질을 매질로 이용하여 전파된다. 입자모형의 소립자도 우주공간의 물질을 매질로 이용하여 매질적 교체방법으로 운동한다. 소립자가 우주공간의 물질을 매질로 이용하여 매질적 교체방법으로 운동하는 경우에, 이 운동 소립자의 모든 기능적 효과는 광속도의 한계비율로 통제되어서 로렌츠 변환의 합산식을 갖는다.

우주공간의 물질을 매질로 이용하는 광(전자기파)의 본성은 기존 물리학의 파동모형이나 입자모형에 대해 많은 차이가 있다. 이 글의 입장에서 유도되는 광의 본성은 다음과 같은 형태로 표현된다.

광의 본성은 실체적 요소의 물질을 독자적으로 갖고, 이 광의 물질은 덩어리모형으로 결집되어 있다. 광의 물질은 우주공간의 물질과 같은 종류의 재질(질료)이다. 광의 본성은 물질의 부피(체적)를 독자적으로 갖고 우주공간의 일부 영역을 배타적으로 점유한다. 광의 본성이 실체적 요소의 물질로 구성되어 있으나 관성력은 갖지 않는다.

일반적 우주공간에 분포된 실체적 요소의 물질은 모든 물리현상의 에너지에 대해 대항적으로 반응하는 광속도의 탄성력을 갖는다. 그러므로 광이 우주공간의 물질을 매질로 이용하여 전파되면, 광의 매질로 이용되는 우주공간의 물질(공간조직)이 광의 부피만큼 광속도의 탄성적 밀어내기로 변위된다.

특히 광의 부피(체적)만큼 광속도의 탄성적 밀어내기로 변위되는 우주공간의 물질(바탕질)은 극히 작은 규모의 전류효과(전기력의 이동효과)를 갖는다. 광의 전파작용으로 이루어지는 전류효과는 이 글에서 편의상 광파의 광전류라고 부르겠다.

광파의 광전류(전기의 흐름)가 전파되는 과정에서는 플래밍의 오른손 법칙처럼 광전류의 수직적 회전방향으로 자기력이 발현된다. 광전류의 수직적 회전방향으로 광자기가 발현되는 효과는, 마치 전류가 흐르는 전선의 주위에서 전선의 수직적 회전방향으로 자기력이 발현되는 효과와 동일한 조건으로 비교된다. 광전류의 수직적 회전방향으로 발현되는 자기력은, 이 글에서 편의상 광파의 광자기라 부르겠다.

광파가 갖는 수직적 회전방향의 광자기는 다시 광파의 진행방향으로 광전류를 발현시킨다. 이와 같이 진행방향의 광전류가 수직적 회전방향의 광자기를 발현시키고, 수직적 회전방향의 광자기가 다시 진행방향의 광전류를 발현시키는 효과는 영구적(수 천억 년 이상)으로 반복될 수 있다. 즉 광파의 광전류와 광자기는 상호 전환되는 효과를 영구적으로 갖는다. 광파의 전파과정에서 광전류와 광자기가 영구적으로 전환되는 효과는, 광파의 광전류와 광자기가 동반적으로 발현되는 것을 의미한다.

광파(전자기파)의 전파과정에서 광전류와 광자기가 동반적으로 발현되는 효과는, 광파의 본성이 덩어리모형의 결집체제를 갖는 원인적 요소로 작용한다.

광파의 전파과정에서 광파의 부피만큼 광속도의 탄성적 밀어내기로 변위되는 우주공간의 물질은 영구적으로 순환되는 광전류와 광자기를 발현시킨다. 또한 광전류와 광자기의 매질로 이용되는 우주공간의 물질도 광전류와 광자기의 작용에 대한 일체적 반응이 일어나서 덩어리모형의 결집체제를 갖는다.

이와 같이 광파의 부피만큼 밀어내기로 변위되는 우주공간의 물질이 바로 광파의 물질을 의미하고, 광파의 물질은 일정한 규모의 부피(체적)로 표현할 수 있다. 광파의 부피는 광전류와 광자기의 분포영역을 의미하고, 광전류와 광자기의 분포영역은 우주공간의 물질을 밀어내기로 변위시키는 종파모형의 파동압력에 반비례한다.

광파가 갖는 종파모형의 파동압력은 광파의 에너지밀도를 나타내고 횡파모형의 파고와 동일한 의미로 비교된다. 여기에서 광파의 에너지밀도(횡파모형의 파고)가 클수록 짧은 파장과 높은 진동수를 갖는다. 즉 광파의 에너지밀도가 커지면 광전류와 광자기의 분포영역이 좁아져서 작은 규모의 부피를 갖게 된다.

광파의 부피만큼 광속도의 탄성적 밀어내기로 변위되는 우주공간의 물질은, 다시 최초의 광파처럼 광전류와 광자기를 동반적으로 발현시키는 과정에 의해 덩어리모형의 결집체제를 갖는다. 그러므로 덩어리모형의 광파가 우주공간의 물질을 매질로 이용하여 수백 억 광년까지 수 백억 년 동안 전파되더라도, 덩어리모형의 결집체제가 불변적으로 유지(보존)될 수 있다.
광파의 광전류와 광자기가 덩어리모형의 순환적 결집구조를 영구적으로 유지하는 원인은 우주공간의 물질이 광파의 부피만큼 광속도의 탄성적 밀어내기로 변위되는 효과를 갖고, 광파의 부피만큼 광속도의 탄성적 밀어내기로 변위되는 우주공간의 물질이 광전류와 광자기를 동반적으로 발현시키기 때문이다.
광파의 광전류와 광자기는 덩어리모형의 순환적 결집체제를 영구적(무한적)으로 유지하고, 광파의 순환적 결집체제가 유지되는 동안에는 광파의 물질이 해체적으로 분산되지 않는다.

광파의 광전류와 광자기가 갖는 덩어리모형의 순환적 결집체제는 일종의 솔리톤(Soliton. 부스러지지 않는 파동)처럼 최초의 형태적 조건(파장, 진동수, 파고 등)을 불변적으로 유지한 상태에서 수백 억 광년의 먼 거리까지 무저항으로 전파될 수 있다.

광파의 광전류와 광자기가 갖는 덩어리모형의 결집체제는 기존의 현대물리학에서 입자모형의 광양자로 착각하고 있다. 전자(하전입자)가 방출한 덩어리모형의 광파는 우주공간의 물질을 매질로 이용하여 일방적으로 전파되고, 이 광파의 매질로 이용되는 우주공간의 물질은 광파의 부피(체적)만큼 광속도의 탄성적 밀어내기로 변위된다. 그러나 전자의 이동(전류효과)으로 생성되는 일반적 전파(장파, 중파, 단파, 초단파 등)는 수면파나 음파처럼 전자의 변위거리만큼 제자리 위치의 전후방향으로 진동한다.

광파의 매질로 이용되는 우주공간의 물질이 광파의 부피만큼 광속도의 탄성적 밀어내기로 변위되는 과정에서는 광전류(전기의 흐름)의 효과를 갖고, 광전류의 본성은 하전입자(전자, 양성자)의 이동으로 이루어지는 일반적 전류와 동일한 조건의 형태로 비교된다.

하전입자의 이동에 의해 일반적 전류(전기의 흐름)의 효과가 일어나는 원인은, 하전입자의 물질(하전입자의 구성성분, 질료)이 우주공간의 원초적 기반(공간조직, 공간구조, 우주공간의 조직체계)에 대해 상대적으로 이동(변위)하기 때문이다.

하전입자의 이동처럼 광파의 물질이 우주공간의 원초적 기반에 대해 상대적으로 변위되는 과정에서도 광전류의 효과가 일어난다. 그러므로 광파의 광전류와 하전입자의 일반적 전류가 일어나는 과정은 동일한 원인적 조건을 갖고, 동일한 작용원리(우주공간의 원초적 기반에 대한 광파나 하전입자의 변위효과)로 해석되어야 한다.

광파의 광전류는 플래밍의 오른손법칙처럼 진행방향의 수직적 회전방향으로 광자기를 발현시키고, 수직적 회전방향의 광자기는 다시 진행방향의 광전류를 발현시켜서, 광전류와 광자기가 상호 전환되는 효과는 영구적으로 반복한다. 이와 같이 광파의 광전류와 광자기가 영구적으로 전환되는 과정에 의해 덩어리모형의 순환적 결집체제를 유지하는데, 이 덩어리모형의 결집체제가 바로 광파(전자기파)의 본성이다.

광파의 광전류와 광자기가 덩어리모형의 순환적 결집체제를 갖는 효과처럼, Υ(감마)선, X선, 자외선, 적외선, 마이크로파, 단파, 중파, 장파 등의 모든 전자기파도 광전류와 광자기의 순환적 결집체제를 갖는다.

광파의 광전류와 광자기가 갖는 결집체제의 특성을 활용하면, 기존의 현대물리학에서 그동안 양자(입자)모형으로 해석되었던 모든 광학적 현상들(광전효과, 콤프톤효과 등)을 새로운 작용원리에 의해 더욱 구체적이고 명확하게 해석할 수 있다.

또한 기존의 현대물리학에서 그동안 광파의 본성을 횡파의 파동모형으로 해석하였던 편광효과는 물론이고, 그 밖의 간섭현상, 회절현상, 굴절현상 등도 광파의 광전류와 광자기가 갖는 결집체제의 특성을 활용하는 과정에 의해 더욱 구체적이고 명확하게 해석될 수 있다.

하나의 예로서 광파의 광전류와 광자기가 갖는 덩어리형태의 결집체제는 기존의 양자모형처럼 입자적 행동을 한다. 이러한 광파의 입자적 행동은 광전효과와 콤프톤효과의 원인적 요소로 작용한다.
또한 광파의 광전류와 광자기가 외부의 역학적 반응을 받으면 타원형태의 단면으로 변형될 수 있는데, 이 광자기가 갖는 타원형태의 단면은 편광효과의 원인적 요소로 작용한다.

또한 전자가 방출하는 광파의 광전류는 극히 작은 규모의 단면(전자의 직경보다 작은 크기)을 가지고 있으나, 광전류의 수직적 회전방향으로 발현되는 광자기는 넓은 영역으로 분포된다. 광자기가 넓은 영역으로 분포되는 효과는, 광파가 불확정범위를 갖는 원인적 요소로 작용한다.

또한 광파의 광전류와 광자기가 외부의 역학적 반응을 받으면, 콤프톤효과처럼 광전류의 작용압력이 약화될 수도 있고, 광학적 굴절효과처럼 광파의 진행경로가 굽어질 수도 있다.

또한 다수의 광파가 작은 세막을 통과하면 각 광파의 광자기가 진행의 전후방향으로 반발하는 효과를 갖게 되어서, 이들의 모든 광파는 광자기의 분포범위에 해당하는 일정한 간격(광파의 파장)으로 정렬된다. 다수의 광파가 작은 세막을 통과하는 과정에서 이들의 광파가 갖는 전후방향의 간격은 간섭효과의 원인적 요소로 작용한다. 여기에서 광파가 전후방향으로 갖는 광자기의 분포범위는 광파의 파장(전후방향의 간격)을 의미하고, 광파의 파장은 광자기의 에너지밀도(횡파모형의 파고, 종파모형의 파동압력)가 높을 수록 좁아진다. 단 레이저 광파는 최초의 방출 순간부터 전후방향의 간격이 일정하게 정렬된 상태를 갖는다.

이상과 같은 내용은 별도의 제목으로 출간을 준비하는 [광파의 본성](가제)에서 자세히 설명하겠다.
이 밖에도 모든 물리현상의 에너지(자기력, 전기력, 핵력, 중력 등)는 예외 없이 우주공간의 물질을 매질로 이용하여 존립되거나 전파되고, 각 에너지의 종류에 따라서 존립방법과 전파방법의 형태만이 다를 뿐이다.


참고는 이상의 내용입니다.


이 글의 주장처럼 일반적 우주공간의 모든 영역이 실체적 요소의 물질로 가득 채워져 있다면 이 우주공간의 물질이 '마이켈슨-모올리의 간섭계' 실험으로 반드시 검출되었어야 합니다. 그러나 실제적으로 수행된 간섭계 실험에서는 우주공간의 물질을 검출할 수 없었습니다.

 '마이켈슨-모올리의 간섭계'는 우주공간의 구성물질(광의 전파매질)을 검출하기 위한 장치로서 매우 완벽한 구조를 가지고 있으나, 이 간섭계의 장치를 운용하는 방법에 문제가 있었는데, 이 부분은 몇 일 후에 소개하겠습니다.

            김 영식 올림




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