광속의 측정 방법 1 - 갈릴레오 갈릴레이

광속은 무한?

어두운 방에서 전등을 켜면 순식간에 전등에서 빛이 방으로 넘쳐흘러 방이 밝아집니다. 또한 손전등으로 멀리 떨어진 곳을 비추면 빛이 닿은 곳이 순간적으로 밝아집니다. 이런 식으로 우리는 일상적인 경험에서 빛이 순식간에 전달된다는 것을 알고 있습니다. 물론 빛이 순식간에 전달되는 것은 고대 사람들도 알고 있었습니다. 고대 그리스 시대에는 광속이 유한하다고 주장한 철학자도 있었습니다만, 많은 과학자들은 광속은 무한대라고 생각하고 있었던 것 같습니다. 근세에 있어서도 빛의 굴절에 대해 고찰해, 무지개가 생기는 기본적인 구조를 밝힌 프랑스의 르네 데카르트나, 천체의 운동을 고찰해 케플러의 법칙을 이끌어낸 독일의 요하네스 케플러도 빛 한 순간에 전해질 것이라고 생각했습니다.

무한한 광속에 의심을 가진 갈릴레오

이탈리아의 갈릴레오 갈릴레이는 하늘에 번개가 빛날 때, 번개의 시작점과 종점을 확인할 수 있기 때문에, 광속은 무한대가 아니라고 생각했습니다. 번개의 속도는 방전의 속도이기 때문에, 사실 이 현상으로부터 광속이 유한인지 무한인지는 모릅니다만, 그는 날카로운 관찰력으로 광속은 유한이라고 생각해, 세계에서 처음으로 광속을 측정하는 방법을 생각해내었습니다. 갈릴레이는 1638년에 출판한 '신과학대화'에서 광속이 유한하다는 생각을 나타내고, 그 측정 방법을 제안하고 있습니다. 이 저서 속에서 그는 멀리서 대포를 발사했을 때 섬광이 한순간에 눈에 닿는 반면 소리가 뒤늦게 귀에 닿는 현상에 주목하고 있습니다. 그러나 이러한 현상으로 알 수 있는 것은 소리가 빛보다 전달되는데 시간이 더 걸린다고 하는 것 뿐이며, 빛이 공간을 한순간에 이동해서 전해지는지, 매우 빠르긴 하지만 전달되는데 일정한 시간을 필요로 하는지는 알 수 없다고 하였습니다. 갈릴레이는 광속을 측정하는 실험으로서 그림과 같이 멀리 떨어진 2개의 산의 꼭대기에 각각 사람을 서게 하고, 한쪽이 빛을 보내면 다른 쪽이 곧바로 빛을 되돌려 보내는 방법을 생각해냈습니다. 광속이 유한하다면, 2명 사이의 거리가 길어지면 길어질수록, 빛이 왕복하는 시간도 길어지므로, 광속을 구할 수 있다고 생각했습니다. 그러나 갈릴레이는 빛이 너무 빠르기 때문에 이 방법으로 빛의 속도를 측정 할 수 없다고 결론 내렸습니다. 인간의 감각에 의존한 갈릴레이의 방법은 원시적이었지만, 광속을 측정하기 위해서는 빛을 충분히 먼 거리를 왕복시켜야 할 필요가 있다는 점을 생각해 냈다는 것에 상당한 의미가 있다고 말할 수 있을 것 입니다.