1-2. 물리 법칙은 모든 관성 기준틀에서 같다

배 안에서는 절대 알 수 없다

1632년, 이탈리아의 갈릴레오 갈릴레이는 한 가지 놀라운 사고실험을 제안했다. 상상해 보자.

당신은 커다란 배의 선실 안에 있다. 창문은 없다. 선실에는 나비가 날아다니고, 어항 속의 물고기가 헤엄치며, 테이블 위에서 공이 굴러간다. 당신은 공을 위로 던져 보기도 하고, 바닥에 물을 떨어뜨려 보기도 한다.

질문: 이 배가 항구에 정박해 있는지, 아니면 잔잔한 바다 위를 일정한 속도로 미끄러지듯 항해하고 있는지, 선실 안의 실험만으로 구별할 수 있을까?

갈릴레오의 답은 단호했다: 절대 불가능하다.

공을 위로 던지면 똑바로 다시 손으로 돌아온다 — 배가 멈춰 있을 때나 등속으로 움직일 때나 마찬가지다. 나비는 정상적으로 날아다니고, 물방울은 수직으로 떨어진다. 선실 안에서 일어나는 모든 역학적 현상은, 배가 정지해 있을 때와 완전히 동일하다.

이것은 단순히 "차이가 너무 작아서 느끼지 못한다"는 이야기가 아니다. 원리적으로, 근본적으로 구별할 방법이 없다는 것이다.

어쩌면 당신은 "그건 당연한 것 아닌가?"라고 생각할 수 있다. 하지만 잠깐 — 이 "당연한" 사실이 물리학에서 얼마나 깊은 의미를 갖는지, 그리고 아인슈타인이 이 아이디어를 어떻게 혁명적으로 확장했는지 살펴보자.