무의 공간을 채우는 '에테르'의 존재는 정밀한 실험으로 부정되었다

무의 공간을 채우는 '에테르'의 존재는 정밀한 실험으로 부정되었다

고대 그리스인이 생각한 것과 같은, '천체의 세계를 만드는 물질'로서의 에테르는없었다. 그러나 그 이름만은 후세에 남아17세기~18세기 무렵의 학자들은 '빛을 전하는 물질'로서 에테르를 부활시켰다. 소리가 공기로 전해지는 것처럼 빛은 에테르로 전해지는 것이라 생각했던 것이다.

태양이나 달에서 오는 빛이 지구에 이르므로 우주 공간은 풍부한 양의 에테르로 가득 차 있을 것이다. 또 지구는 에테르 안을 자유롭게 움직이므로 에테르는 거의느껴지지 않을 정도로 희박한 물질일 것이다. 그러나 빛이 매우 빠르다고 생각하면 에테르는 매우 단단한 물질이어야만 했다. 빛의 성질을 알게 됨에 따라 에테르는차츰 기묘한 성질을 띠게 되었다.

에테르의 부정으로 이어진

'역사상 가장 유명한 실패 실험'

1887년 앨버트 마이컬슨(1852~1931)과 에드워드 몰리(1838~1923)는 에테르의 성질을 알 수 있는 실험을 했다. 두 사람의 장치는 '마이컬슨 간섭계'라는 것으로,두 방향(예를 들어 동서 방향과 남북 방향)의 광속 차를 재기 위한 것이었다(왼쪽그림). 두 사람은 에테르 안을 지구가 운동하면 그 영향으로 두 방향의 광속에 차이가 생길 것이라 예상했다.

그러나 실험을 한 결과, 두 방향의 광속은 같았다. 이 실험은 '역사상 가장 유명한 실패 실험'이라고도 한다. 이 실험으로에테르가 빛을 전한다는 설명은 설득력을잃었다.

또 이 실험으로 관측자가 운동해도 광속은 변함없다는 '광속도 불변의 원리'가 밝혀졌다. 이것은 에테르설로는 설명할 수 없다. 에테르설을 대신해 우주의 구조를 설명하게 된 것이 아인슈타인의 '상대성 이론'이었다.

이 '실패'로 마이컬슨은 1907년 노벨 물리학상을 수상했다. 또 두 사람의 장치는100년 이상이 지난 뒤의 ·실험에서 상대성 이론을 실증했다. 레이저를 사용하는거대한 마이컬슨 간섭계 'LIGO (라이고)'가 아인슈타인이 일반상대성 이론을 사용해 예언한 '중력파'를 검출한 것이다.

※ 물체 안에서 전달되는 파동은 일반적으로 물체가 단단할수록 빨리 전달되는 것이 밝혀졌다.

에테르 검출을 목표로 한'마이컬슨 간섭계'

마이컬슨과 물리의 실험을 그렸다. 먼저 지구는 에테르로 가득 찬 우주 공간을 운동(공전)한다고 생각되므로 지구 위에서는공전 방향과 역방향으로 에테르의 '바람'이계속 불고 있는 셈이다. 그러면 에테르의바람에 대한 각도에 따라 빛의 속도가 바뀔것이다. 마이컬슨과 물리는 빛을 두 경로로나눌 수 있는 '마이턴슨 간섭계'를 사용해두 검토에서 광속에 차이가 있는지를 관측했지만, 광속은'실패'가 에테트의 존재에 대한 부정으로 이어졌다.