국소성의 원리

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국소성의 원리(principle of locality)란 공간적으로 멀리 떨어져있는 두 물체는 절대 서로 직접적으로 영향을 줄 수 없다는 물리학 원리이다. 한 물체가 다른 물체에게 영향을 미치기 위해서는 반드시 둘 사이의 공간이 매개되어야 한다. 이것은 아인슈타인의 "양자역학과 실재"라는 글에서 처음으로 다음과 같이 명시되었다.

"앞으로 이야기할 논의는 공간상으로 떨어져있는 두 물체 A와 B의 상대적 독립성에 대한 것이다. A에게 어떤 외부의 영향이 주어진다고 해도 그것은 B에게 직접 영향을 주지 않는다. 이것은 국소작용의 원리로 알려져 있고, 아직까지는 장 이론에서만 의미있게 사용되고 있다. 만약 이 주장이 완전히 틀린 것이라면, 닫힌 계는 존재할 수 없을 것이고 따라서 물리 법칙들의 공리들 역시 실험적으로 타당하게 증명할 수 없을 것이다." [1]

다음 예 속에서 국소성의 원리가 어떻게 적용되는지 생각해보자. 지구공전 모형을 생각해보자. 이 우주에 지구태양만 존재하고, 지구태양의 주위를 공전하고 있다고 가정하자. 만약 태양이 어느 순간 이 우주에서 사라져버린다면, 지구궤도에서 벗어나는 순간은 언제가 될까? 뉴턴 역학에 따르면 태양이 사라지는 그 순간 지구궤도에서 벗어나 직선 운동을 하게 된다.

하지만 이는 국소성의 원리에 위배된다. 국소성의 원리에 따르면 태양이 사라진 직후에, 그 영향은 태양 주변부에만 미치게 되고 이것이 점차적으로 전파되어 지구에 영향을 주게 된다. 이때 그 영향이 전파되는 속도빛의 속도와 같고, 이는 일반상대성이론의 결론 중 하나이다. 국소성의 원리가 정확히 적용되고 있음을 볼 수 있다.

주석[편집]

  1. "Quanten-Mechanik und Wirklichkeit", Dialectica 2:320-324, 1948.