공간
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공간 (空間)의 성질에 대한 이해를 시도하는 것은 철학자들과 과학자들에게는 항상 중요한 과제였다. 아마 꽤많은 토론의 결과에도 불구하고 공간의 성질에 대한 논쟁의 여지가 없고 명확한 정의를 제공하는 것은 어려울 것이다.
공간은 물리학자, 수학자, 철학자에 의해 다양하게 다루어 지고, 공간과 마음 사이의 관계에서도 다양한 관점이 있다.
목차 |
[편집] 물리학
물리학에서 공간의 정의는 여러 이론이 있다. 아래와 같이 다양한 개념으로 공간을 정의를 시도한다.
고전물리학에서, 공간은 어느 한 위치가 3개의 좌표축에 의해 기술되는 3차원 유클리드 공간이다. 상대론적 물리학은 공간보다는 오히려 시공간을 고찰한다. 시공간은 4차원의 다양체로 모델링되었고, 요즘에는 그 이론이 11차원으로까지 여겨지고 있다.
아인슈타인의 상대론적인 물리학 연구 이전에는, 시간과 공간은 서로 독립적인 차원처럼 여겨졌다. 아인슈타인의 연구는 그 두가지를 하나의 시공간으로 통합했다. 시공간에서, 시간과 공간의 측정은 속도에 상대적이다.
[편집] 천문학
천문학에서 공간은 우주의 빈 부분을 뭉뚱그려 이야기한다. 천체의 대기권 바깥 부분을 '공간'이라 말할 수 있다.
특히, 우주공간과 지구의 대기권 사이의 경계는 통상적으로 카르만 선에서 정해진다.
[편집] 수학
수학에서, 공간은 몇가지 특별한 속성과 몇 가지 부가적 구조를 갖는 집합이다. 그리고 공간은 종종 벡터공간 또는 자기자신의 특이한 변형이다.
[편집] 과학
일상적 공간
- 명료한 의식화 과정이 꼭 필요하지는 않음
- 장소 개념, 자리 개념, 차원 개념 등을 하나의 개념으로 엮어 통합적으로 파악해낸 지적 구조물
3차원 유클리드 공간
- 서로 수직하는 세 개의 변수를 택하여 각각을 같은 단위를 지닌 독립적 실수 공간에 대응
- 공간 안에 하나의 기준점뿐 아니라 서로 수직이 되는 세 개의 기준 방향을 설정하고 각 방향에
실수 공간에 대응하는 기준 좌표축을 설정
4차원 유클리드 공간
- 공간 변수와 대등한 성질을 지니는 또 하나의 가상공간 축을 도입, 이를 나타내는 변수가 실제의 시간 변수와 일정한 방식으로 연관된다는 관점을 취함
- 유클리드 공간의 성격 유지
4차원 비유클리드 공간
- 한 물체가 주변 물체들에 의해 받는 중력이, 실은 주변 물체들이 지나가는 공간 자체를 휘게 하기 때문이라는 '일반 상대성 이론'에서 비롯되었음
- 아인슈타인의 일반 상대성 이론은 '평행성의 공리'를 수정해서 얻은 비유클리드 기하학을 기반으로 이론을 전개
유클리드 공간, 비유클리드 공간
- 어떤 계가 정지해 있거나 상대적으로 등속운동을 하고 있을 때, 인간은 자신이 속해있는 계의 운동상태를 정확히
알 수 없다. 그러나 계가 속도가 변화하는 운동을 하는 경우(방향 또는 크기의 변화) 인간은 그 계의 운동상태를 감지한다. 지구는 근사적으로 등속원운동을 하고 있다. (실제로는 타원궤도를 돌고 있지만 이는 이 논의에 큰 영향 을 주지 않는다) 그러나 인간은 자신이 원운동을 하고 있다는 것을 느끼지 못한다. 이는 고대인의 사고방식에서 찾 을 수 있다. 고대인들은 인간이 사는 이 지구가 평면으로 되어있다고 생각했다.
- 그러나 이러한 생각은 우리들의 일상에서도 마찬가지로 적용된다. 축구를 하면서 운동장이 언덕처럼 곡률을 가진다
고 느끼긴 어렵다. 이는 인간의식이 자신이 인식할 수 있는 범위까지만 근사적으로 인식하고 해석한다는 것에 기인 한다. 또한 이 근사적인 해석은 일상생활에서 아무런 문제도 일으키지 않는다. 실제 지구는 휘어져 있으나 그 지구 표면의 작은 부분을 우리는 평면이라고 간주할 수 있다. 그래서 우리가 땅에 그린 삼각형의 내각의 합은 항상 180 도보다 크다. 이러한 현상은 우리가 즉시 야구공의 표면에 삼각형을 그려보면 알 수 있다. 이러한 차이는 어디서 발생하는가. 공간기하학적으로 설명하자면 다음과 같다. 유클리드가 정립해낸 공간체계를 유클리드 공간이라고 하고 유클리드가 정립해낸 공리와 정리가 적용되지 않는 공간을 비유클리드 공간이라고 한다. 쉽게 말하면 삼각형을 그렸 을 때 내각의 합이 180도인 공간은 유클리드 공간이다. 이에 따르면 우리가 뛰는 축구경기장은 근사적으로 [[유클리드 공간]]이며 지구는 전체적으로 비유클리드적인 표면을 가지고 있다. 부가적인 설명을 덧붙이자면 일정한 음의 곡률(-)을 가진 공간을 쌍곡선 공간이라고 하며, 일정한 양의 곡률(+)을 가진 공간을 타원형공간이라고 한다. 지구는 타원형공간이며 평면 공간, 즉 유클리드 공간은 0의 곡률을 가진다.
공간의 종류로는 다음과 같은 것들이 있다.
[편집] 참조
space perception. Encyclopædia Britannica from Encyclopædia Britannica Online. Accessed June 12, 2005.
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