[독서 요약] 브라이언 그린, <우주의 구조>, 제8장 눈송이와 시공간

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대칭성이란 간단하게 말하자면 ‘변하지 않는 속성’을 의미한다. 물체에 존재하는 대칭성은 어떤 변환에 대하여 물체의 외형이 변하지 않음을 의미한다. 구는 그 중심을 지나는 임의의 축을 중심으로 아무렇게나 돌려도 모양이 변하지 않는 대칭성이 높은 물체이다.
물리법칙은 병진대칭성과 회전대칭성을 갖는다. 위치를 바꾸는 변환이 있어도 기존의 물리법칙이 그대로 적용된다는 것이 병진대칭성이다. 예컨대 뉴턴의 운동법칙은 지구나 달에서 동일하게 적용된다. 물리학 실험에서 방향을 바꿔도 물리법칙이 달라지지 않는다는 것은 회전대칭성의 예이다.
아인슈타인은 ‘빛의 속도는 광원이나 관측자의 운동 상태에 상관없이 항상 일정하다’고 하여 빛의 속도가 관측자의 속도변환에 대하여 대칭성을 갖는다는 것을 발견했다. 또한 일반상대성이론에서는 ‘가속운동에 의한 힘과 중력에 의한 힘은 결국은 동일하다’, 즉 임의의 운동을 하고 있는 관측자들의 관점을 모두 동등하게 취급했다.
이러한 사례들을 통해 알 수 있는 것은 위의 대칭성이 단순히 실험에 의해서만 지지되는 것이 아니라 “맞을 것 같다, 맞아야만 한다”는 강한 심증에 의해서도 지지된다는 것이다.

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