How fast are you moving right now? That seems like an easy question. The first tempting answer is, "I'm not moving." Upon further reflection, you realize that maybe the Earth's motion counts. So, a second tempting answer is, "19 miles/second around the Sun." But then you recall learning that the Sun moves around the center of the Milky Way galaxy, and the Milky Way moves within the Local Group of galaxies, and the Local Group moves within the Virgo Cluster, and the Virgo Cluster moves within... "How fast are you moving?" is not an easy question. When Mission Control tells astronauts how fast they're going, there's always an assumed standard of rest. At the start of the voyage, speeds are given relative to the launchpad. But later, when the launchpad is just one more arbritrary place down there on Earth's spinning surface, speeds are given relative to the idealized, non-spinning pinpoint center of Earth. On their way to the Moon, Apollo astronauts had a hard time answering the question, "How fast are you moving?" Speed away from Earth was one thing, and speed toward the Moon was quite another. That's because the Earth and the Moon move relative to one another. Ah, of course! Speed is a relative quantity. When Captain Kirk ask Lieutenant Sulu if the Starship Enterprise has reached a speed of warp 7, Sulu should reply, "Relative to what, Captain?" Such a sassy reply may get subordinate Starfleet officers in trouble, but it is the only good answer to the question, "How fast are you moving?" This is basic relatively talking. Not fancy Einsteinian relativity, but good old fashioned (and still correct) Galilean relativity. Galileo seems to have been the first person to realize that there is no such thing as an absolute speed. Speeds are relative. This means that speeds only have meaning when they are referred to a reference frame. Presumably that reference frame is itself at rest. But then we have to ask again, "At rest relative to what?" Because even the concept of rest has lost any hint of absolute meaning. Speed is relative, and rest is relative. Earth's speed is 19 miles/second relative to the Sun. The Enterprise's speed is warp 7 relative to the center of the Milky Way galaxy. Your speed is zero relative to your easy chair. But depending on where you sit, it is hundreds of miles/hour relative to Earth's center. When we furrow a brow and ask, "But how fast is Earth really moving?" we imagine Spaceship Earth plowing through the ocean of space as it orbits the Sun. But space is not an ocean. It has no substance as water does. Space is not a thing; space is nothing. Space is no thing. You can move between two points in space, say between Earth and Mars, but you can't move through space. There's nothing to move through. It's like trying to say how much a hole weighs. A hole weighs exactly nothing because a hole is nothing. It's a void, and so is space. To move relative to nothing is meaningless. The concepts of speed and of rest have only relative meaning. They are absolutely meaningless. They mean something only with respect to arbitrarily chosen, artificial frames of reference. If, someday, you are buckled into your spaceship, and you see from the side window, say, a space station whizz by at constant speed, there is no way to know which of you is really moving. Neither of you is really moving because there is no deep reality about constant speed. Constant speed in a straight line has only relative meaning, a kind of relative reality. Does this mean that all motion is relative? No! Some motions have only relative meaning, but some motions have absolute meaning, are absolutely real. For example, constant speed is relative, but change in speed is absolute. Calling something absolute in science means that arbitrary standards are not used in its measurement. It is unambiguously measurable. When your spaceship fires its engines, your change in speed is beyond doubt. You feel it in your stomach, and your ship's sensors can measure it. Outside your window, the passing space station may seem to be changing speed, but the beings inside the station will not feel it. And no sensors can measure it. You are really changing speed, and they are really are not. There's something absolutely real about changes in speed. The same goes for rotation. If your spaceship is spinning, you can feel it, and your ship's sensors can measure it. The space station outside may seem to be going around you, but it is you who feels queasy, not the folks in the space station. You are really spinning, and they really are not. There's something absolutely real about rotation. So, some motions are relative, and some are not. There is no deep reality about constant speed, but changes in speed are deeply real, and so are rotations. We have to be thoughtful in our analysis of everyday experience in order to identify what is deeply real. Since we can be fooled by perceptions as basic as speed, maybe every perception deserves careful scrutiny. This is what inspired Einstein to his incredible insights about the speed of light and forward time travel. Knowing how to identify what is deeply real is tough and important work. If a police officer ever pulls you over for speeding and asks, "Do you know how fast you were going?" an insightful, though perhaps unwise, reply would be, "Relative to what?" And then, as you sit in the backseat of the police car and feel it accelerate toward jail, you can add, "But some things are absolute!"
여러분은 지금 얼마나 빠르게 움직이고 있습니까? 쉬운 질문인 것 같은데요. 아마 첫번째로 나올 법한 대답은 "전 안 움직이고 있는데요."겠죠. 좀 더 깊이 생각해 보면 지구의 운동도 고려해야 한다는 것을 깨닫게 될 겁니다. 두번째로 나올 법한 대답은 "태양 주위를 초 당 19 마일의 속도로요."구요. 그런데 이번엔 여러분이 배웠던 내용이 생각날 거에요. 태양 또한 우리 은하계의 중심 주위를 움직이며 우리 은하계는 국부 은하군 안에서 움직이고 또 국부 은하군은 처녀자리 은하단 안에서 움직이고 처녀자리 은하단은 또...라고 말이죠. "여러분은 얼마나 빠르게 움직이고 있습니까?" 라는 질문은 쉬운 질문이 아닙니다. 우주 비행 관제 센터에서 우주 비행사에게 얼마나 빠르게 가고 있는지 물을 때는 항상 이미 상정한 정지 기준 좌표계가 있습니다. 우주 여행을 시작할 때 속도는 발사대를 기준으로 한 상대 속도로 표시됩니다. 그러나 나중에 발사대가 저 아래서 자전하는 지구 표면의 그저 한 임의의 장소에 불과하게 되면 속도는 지구 자전에 영향받지 않는 지구 중심을 기준으로 하여 상대 속도로 표시됩니다. 달을 향해 가면서 아폴로 우주 비행사들은 "얼마나 빨리 움직이고 있습니까?" 라는 질문에 대답하기 위해 힘든 시간을 보내야 했었죠. 지구로부터 멀어지는 속도와 달을 향해 가는 속도는 또 전혀 다른 이야기입니다. 그 이유는 지구와 달은 서로에 대하여 상대적으로 이동하기 때문입니다. 아, 물론! 속도는 상대량입니다. 만약 커크 선장이 조타수 술루에게 스타쉽 앤터프라이스호가 워프 7의 속도에 도달했는지를 묻는다면 술루는 "무엇에 대해서 말입니까, 선장님?" 이라고 대답해야만 합니다. 그런 건방진 대답이 스타플리트호 승무원들을 곤경에 빠트릴 순 있겠지만 이것이 "얼마나 빠르게 움직이고 있습니까?"라는 질문에 답할 수 있는 유일하게 좋은 대답입니다 이것이 상대 개념의 기초입니다. 멋진 아인슈타인의 상대성 이론이 아니라 멋지고 옛날 방식인 (그리고 지금까지도 옳은) 갈릴레오의 상대성 이론입니다. 갈릴레오는 절대 속도라는 것이 존재하지 않는다는 사실을 깨달은 첫 번째 인물인 듯 합니다. 속도는 상대적입니다. 속도란 기준이 있을 때에만 의미를 가질 수 있다는 뜻입니다. 아마 기준 틀 그 자체는 정지해 있을 것입니다. 그렇다면 우리는 다시 "무엇에 상대적으로 정지해있는가?" 에 대해서 질문해야겠죠. 왜냐하면 정지 상태라는 개념 조차도 절대적인 의미를 갖지 못하기 때문이죠. 속도는 상대적이고 정지해 있는 것도 상대적입니다. 지구의 속도는 태양에 대해서 상대적으로 초당 19마일 입니다. 엔터프라이즈호의 속도는 우리 은하 중심에 대해서 상대적으로 워프 7입니다. 편하게 앉은 의자에 대해서 여러분의 속도는 상대적으로 0입니다. 하지만 어디에 앉아있느냐에 따라 지구의 중심에 대해 상대적으로 시간당 수백 마일이 될 수도 있습니다. 우리가 눈살을 찌푸리며 "그러니까 지구가 진짜 얼마나 빠르게 움직인다는거야?" 라고 물을 때 우주선 "지구호"가 태양 주위를 공전하며 우주의 바다를 헤쳐나가는 모습을 상상하면 됩니다. 하지만 우주가 바다는 아닙니다. 물과 달리 물질을 가지고 있지 않죠. 우주는 물건이 아닙니다.. 우주는 무존재입니다. 우주는 실체가 없습니다. 여러분은 지구와 화성 사이와 같은 우주의 두 지점 사이를 이동할 수 있습니다. 하지만 여러분은 우주를 통과해 이동할 수는 없습니다. 거기엔 헤쳐나갈 것이 전혀 없거든요. 이것은 마치 구멍의 무게가 얼마나 나가는지 말하려 하는 것과 같아요. 구멍엔 절대로 무게가 없습니다. 구멍이란 무존재이기 때문이죠. 구멍은 비어있으며 따라서 공간입니다. 아무 것도 아닌 것에 상대적으로 움직인다는 건 의미가 없겠죠. 속도와 정지의 개념은 오직 상대적인 의미만을 갖습니다. 그것들은 절대적으로는 무의미합니다. 그들은 임의로 선택된 기준틀에 대해서만 어떠한 의미를 나타내죠. 언젠가 여러분은 자신의 우주선에 타서 옆 창문을 바라보며, "일정한 속도로 휙 지나가는 우주 정거장과 우주선 중, 진짜로 움직이는 것이 무엇인지 알 방법이 없다" 라고 말할 수도 있겠죠. 일정한 속도에는 충분한 실체가 없기 때문에 둘 다 진짜로 움직이는 것이 아닙니다. 일직선으로 움직이는 일정한 속도는 오직 일종의 상대적 실체와 같은 상대적 의미만을 갖습니다. 이것이 모든 움직임이 상대적이라는 것을 의미하냐구요? 아니에요! 일부의 움직임들은 오직 상대적인 의미를 갖지만 일부의 움직임들은 절대적인 의미를 갖는 것은 절대적인 사실입니다. 예를 들어, 일정한 속도는 상대적이지만 속도의 변동은 절대적입니다. 과학에서 절대적이라고 불리는 것들은 측정에 자의적인 표준을 사용하지 않는다는 것을 의미합니다. 그것은 분명히 측정 가능합니다. 우주선이 출발할 때 속도는 의심의 여지없이 변화합니다. 여러분은 이것을 여러분의 위장으로 느끼며 우주선의 감지기가 이것을 측정해낼 수 있습니다. 창 밖으로 지나가는 우주 정거장의 속도가 변하는 것 처럼 보일 수 있겠지만, 정거장 안에서는 속도가 변한다고 느끼지 않을 것입니다. 어떤 감지기도 속도 변화를 측정하지 못합니다. 여러분의 속도가 진짜로 변화하고 있는 것이며 정거장은 그렇지 않은 것입니다. 여기에 속도 변화에 관한 절대적으로 진실인 것이 있습니다. 회전도 마찬가지입니다. 여러분의 우주선이 회전하고 있다면, 여러분은 그것을 느낄 수 있고 여러분이 탄 우주선 감지기도 측정해 낼 수 있습니다. 밖에 있는 우주 정거장이 여러분 주위를 돌고 있는 것 처럼 보일지라도, 메스꺼움을 느끼는 것은 여러분이지 우주 정거장에 있는 사람들이 아닙니다. 여러분이 진짜로 회전하고 있고, 그들은 진짜로 회전하는 것이 아닙니다. 회전에는 확실하게 진실인 어떤 것이 있습니다. 그래서 어떤 움직임은 상대적이고 어떤 것들은 그렇지 않습니다. 일정한 속도에는 충분한 실체가 없지만 속도의 변화는 충분한 진실이며 회전도 마찬가지입니다. 무엇이 엄연한 진실인지 구별하려면 우리는 매일의 경험을 사려 깊게 분석해야 합니다. 우리가 속도처럼 기본적인 것에도 속을 수 있기 때문에, 아마도 모든 인식에 세심하고 철저한 검토가 필요할 겁니다. 아인슈타인은 이러한 인식에서 빛의 속도와 미래 시간 여행이라는 놀라운 통찰을 가지게 된 것입니다. 무엇이 엄연한 진실인지를 구분하는 방법을 아는 것은 어렵지만 중요한 일입니다. 만약 경찰관이 속도 때문에 여러분을 불러 세우고 "당신이 얼마나 빠르게 달렸는지 아십니까?" 라고 묻는다면 현명한 방법은 아니겠지만, "무엇에 상대적으로 말이죠?" 라고 대답하는 것이 통찰력있는 대답일 것입니다. 그리고서, 여러분이 경찰차 뒷자석에 앉아 감옥으로의 가속을 느끼며 다음과 같이 덧붙일 수 있을 겁니다. "하지만 어떤 것은 절대적이다!"라고