앞부분의 많은 내용이 생략된 문제인듯 싶네요. 관성이 없는 세계를 상상하기 쉽지 않습니다.
관성이란 움직이는 물체는 계속 움직이고 정지한 물체는 계속 정지하는 "성질"입니다. 정지한 물체는 0의 속도로 움직이고 있다고 볼 수도 있습니다. 물체가 움직이는 속도를 바꾸려면 그 속도를 바꾸에 하는 "원인"이 있어야합니다. 장난감 자동차가 마찰이 없는 책상위에서 0의 속도로 움직이고 있습니다. 즉, 정지해있습니다. 이 장난감자동차가 어떤 속도로 움직였다면 그 원인이 되는 "힘"이 있어어야 합니다. 누군가 뒤에서 손으로 밀어주거나 했겠죠. 장난감 자동차의 속도가 빨라졌다면 누군가 다시 밀었을 것입니다.
관성이 없는 세계란 말은 아무런 힘이 작용하지 않는데도 장난감 자동차의 속도가 변하는 세계라는 의미인 것인가요?
그런 세계에서는 우리가 알고있는 물리법칙이 통용되지 않을 것 같네요. 다만, 물리법칙이 우리가 쉽게 경험하는 방식과 다르게 보이는 세계는 있을 수 있습니다. 예를 들어, 빛의 속도로 움직이는 우주선 안에서의 어떤 운동을 그 우주선 밖에서 관찰할 때 그것은 우리가 쉽게 경험하는 방식과 다르겠죠. 그러한 경우에도 물리법칙은 동일하기때문에 보다 보편적인 물리법칙으로 관성계의 물리법칙을 확장합니다. (더 보편적인 물리법칙에서 어떤 제한을 둔 것이 우리가 쉽게 볼 수 있는 물리현상을 설명하는 뉴튼식 해석이 됩니다.)
이런 더 보편적인 상황에대한 물리법칙을 공부하는 도중에 나온 문제인 것 같네요. 물리법칙이 의미 없거나 알 수 없는 세계라면 다른 이야기겠지만요.
관성이 존재하지 않는 것 처럼 보이는 세계도 있을 수 있습니다. 전체적으로 보면 하나의 커다란 세계지만, 그것을 작은 계로 나눌 수 있어요. 예를들어, 버스가 한 대 있습니다. 버스를 포함하는 커다란 세계가 우리가 살고있는 세계지만, 버스 안쪽의 공간을 하나의 계로 나눌 수 있어요. 자, 이 버스 안에서 어떤 운동이 있습니다.
버스가 움직이지 않는다면 그 운동은 버스 안의 관찰자가 보는 것과 버스 바깥의 관찰자가 보는 것이 같습니다.
버스가 움직인다면 위의 운동은 버스 안의 관찰자가 보는 것과 버스 밖의 관찰자가 보는 것이 다릅니다. 만일 버스가 등속도로 움직이고 있다면 (버스의 출발은 생각하지 않습니다. 버스는 계속 같은 속도로 움직이는 상태입니다.) 버스에는 힘이 작용하지 않겠죠? 위에 버스가 움직이지 않는 상태도 버스가 등속도로 움직이는 것으로 볼 수 있습니다. (움직이지 않는 것은 0의 속도로 움직이는 것이니까요.) 이런 세계의 물리법칙을 다루는 것이 특수상대성이론입니다. 참, 이렇게 등속도로 움직이는 계도 관성계입니다.
그런데 만약 버스가 속도가 변하면서 움직인다면 어떨까요? 예를들어 점점 빨라지거나 또는 점점 느려지거나. 버스의 속도가 변하는 것은 버스 자체에 힘이 작용하는 것이겠죠? 이런 세계의 물리법칙을 다루는 것이 일반상대성이론입니다. 이런 세계의 물리법칙을 다루면서 전체적으로 보면 하나의 큰 세계, 즉 버스를 포함하는 세계의 물리법칙과 같은 방식으로 운동을 설명하려면 관성력이라는 힘을 도입해야 합니다. (관성력은 실제 힘이 아니라 버스를 움직이는 힘의 영향 때문에 도입하는 것입니다.) 이렇게 가속도운동하는 계는 관성계가 아닙니다.
덧말: 위에서는 혹시 몰라서 앞부분의 많은 내용이 생략된 문제인듯 하다고 했습니다만... 솔직히 말해서 저 문제는 엉터리 문제일 가능성이 더 높다고 생각합니다.
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