Abstract

물리학자 아인슈타인(Einstein, 1879-1955)이 “내 생애의 가장 운 좋은 생각”이라 불렀던 ‘등가원리 사고 실험’(1907년)은 새로운 ‘중력장 이론’으로 나아가는 과정에서 핵심적인 역할을 했다고 평가된다. 과연 이 사고 실험의 진정한 의의는 무엇이었는가? 특수 상대성 이론에서 아인슈타인이 독립적인 전기장과 자기장은 존재하지 않고 오직 단일한 전자기장이 존재함을 보였듯, 이 사고 실험은 독립적인 중력장과 관성장은 존재하지 않고 오직 단일한 관성중력장이 존재함을 결정적으로 암시한 것일까? 그러나 이와 같이 장이론의관점에서 등가원리 사고 실험의 의의를 해석하는 것이 아니라 경험주의의 관점에서 등가원리 사고 실험의 의의를 평가할 수 있다. 등가원리 사고 실험은 뉴턴 물리학에서 상대적으로 등속 직선 운동하는 기준계들에만 부여하던 관성계의 자격을, 중력의 영향 아래에서자유낙하 운동하는 기준계들에도 부여할 수 있게 했다. 이는 물리적 법칙을 수학적으로 기술할 수 있는 합법적인 기준계의 범위를 확장한 것이며, 결과적으로 물리적 지식의 일반성을 강화했다. 또한 이러한 관점은 실험과 측정을 통한 입증 혹은 반증을 가능하게 하는데, 왜냐하면 전자기력 같은 다른 힘과 달리 중력은 그 존재의 유무 혹은 변화를 시계 및 자와같은 기초 측정 도구의 행태 변화를 통해서 드러내기 때문이다. 결론적으로 나는 등가원리사고 실험의 진정한 의의가 전자기장과 유사한 중력관성장 이론의 가능성을 제시한 것에있다기보다는, 이 사고 실험을 통해 관성계의 영역이 확장되고 물리적 지식이 더 일반적인형태로 변했으며 시공간을 물리화(physicalization)하여 시계와 자를 통해 경험적으로 시험 가능한 예측을 제시한 데 있다고 주장한다. 요약하면, 경험주의 관점에서 등가원리 사고 실험이 갖는 의의는 관성계의 범위를 확장하여 지구 위 시계와 자를 통해 시간과 공간 에 대한 유의미한 물리학적 예측을 제시할 수 있는 결정적인 계기를 만들었다는 데 있다.