과학과철학 26, Leibniz는 뉴턴의 이론이 거짓임에 틀림 없다고 결론

Leibniz는 뉴턴의 절대 공간 이론과 PII사이의 충돌을 밝히기 위해 두가지 사고 실험을 이용합니다.

그의 논쟁 전략은 간접적입니다. 그는 뉴턴의 이론이 옳다고 가정하고, 그 다음에 모순이 그 가정에서 나온다는 것을 보여 주려고 합니다.

Leibniz는 뉴턴의 이론이 거짓임에 틀림 없다고 결론지었습니다. 뉴턴을 위해, 언제라도 우주의 모든 물체는 절대 공간에서 확실한 위치를 가지고 있다는 것을 상기하세요. 레이프니츠는 우리에게 두개의 다른 우주를 상상해 보라고 하는데, 둘 다 정확히 같은 물체를 가지고 있습니다. 우주 1에서는 각 물체가 절대 공간에서 특정 위치를 차지합니다. 우주 2에서, 각 물체는 동쪽으로 2마일 떨어진 절대 공간에서 다른 위치로 이동되었습니다. 이 두 우주를 구별할 방법이 없을 거야 뉴턴 자신이 인정한 것처럼 절대 공간에서 물체의 위치를 관찰할 수 없기 때문입니다. 모든 개체가 동일한 양으로 이동하므로 서로 상대적인 개체의 위치만 확인할 수 있습니다. 어떤 관찰이나 실험도 우리가 우주에 살았는지 아닌지를 밝혀 내지 못 했습니다.
두번째 사고 실험은 비슷합니다. 뉴턴의 경우, 다른 물체들이 정지해 있는 동안 어떤 물체들은 절대 공간을 통해 움직이고 있다는 것을 기억하세요. 이것은 매 순간 모든 물체가 일정한 절대 속도를 가지고 있다는 것을 의미합니다. 지정된 방향의 공간 절대 안정 상태의 물체는 절대 속도가 0입니다.) 이제 두개의 다른 우주가 정확히 같은 물체를 가지고 있다고 상상해 보세요. 우주 1에서는 각각의 물체가 특정한 절대 속도를 가지고 있습니다. 우주 2에서, 각 물체의 절대 속도는 일정한 양에 의해 증가되었습니다, 예를 들어 특정 방향으로 시간당 300킬로미터. 다시 말하지만, 저희는 이 두 우주를 구별할 수 없었습니다. 뉴턴 자신이 인정한 바와 같이 물체가 얼마나 빨리 움직이는지 절대 공간을 기준으로 관찰하는 것은 불가능하기 때문입니다. 저희는 물체가 서로 상대적으로 얼마나 빨리 움직이는지만 관찰할 수 있으며, 모든 물체의 속도가 정확히 같은 양만큼 빨라지기 때문에 이러한 상대적인 속도는 변하지 않을 것입니다. 어떤 관찰이나 실험도 우리가 우주에 살았는지 아닌지를 밝혀 내지 못 했습니다.
이러한 각각의 사고 실험에서, Leibniz는 뉴턴의 시인에 의해 우리가 절대로 구분할 수 없었던 두 우주를 설명합니다.?그것들은 완벽하게 구별할 수 없습니다. PII가 말한 것은 두 우주가 하나라는 것입니다. 그리하여 뉴턴의 절대 공간 이론은 거짓임이 드러났습니다. 요점을 알 수 있는 또 다른 방법은 이렇습니다. 뉴턴의 이론은 태양의 고도 각도가 절대 공간의 한 위치에 있고 다른 위치로 이동하는 것 사이에는 진정한 차이가 있다는 것을 암시합니다. 그러나 Leibniz는 모든 물체가 같은 양으로 위치를 이동하는 한, 이 차이는 완전히 감지할 수 없을 것이라고 지적합니다. 하지만 두 우주 사이에 아무런 차이가 발견되지 않는다면, 그것들은 구별할 수 없습니다. PII는 우리에게 그들이 실제로 같은 우주라고 말합니다. 뉴턴의 이론은 잘못된 결과를 가지고 있습니다. 즉, 뉴턴의 이론은 단 한가지가 있을 때 두가지가 있다는 것을 암시합니다. 따라서 절대 공간의 개념은 PII와 충돌합니다. Leibniz의 두번째 사고 실험의 논리는 동일합니다.
사실상, Leibniz는 절대적인 공간은 빈 개념이라고 주장하고 있습니다. 왜냐하면 그것은 관찰 차이를 만들지 않기 때문입니다. 절대 공간에 있는 물체의 위치나 절대 공간에 대한 물체의 속도가 감지될 수 없다면, 왜 절대 공간을 전혀 믿지 않는 것일까? Leibniz는 과학에서 관측할 수 없는 실체가 존재하는 것이 우리가 적용적으로 탐지할 수 있는 차이를 만들 경우에만 그 실체를 주입해야 한다는 꽤 합리적인 원칙에 호소합니다.
그러나 뉴턴은 절대 우주가 관측 효과를 가지고 있다는 것을 보여 줄 수 있다고 생각했습니다. 이것이 그의 유명한 ‘회전하는 양동이’논쟁의 요점입니다. 그는 우리에게 바닥에 붙어 있는 구멍을 통과하는 밧줄에 의해 매달려 있는 물로 가득찬 양동이를 상상해 보라고 합니다.
뉴턴의 ‘회전 양동이’실험 (i)단계에서 버킷과 물은 정지 상태이고,(ii)단계(iii)버킷은 물에 비례하여 회전하며, 단계(iii)버킷과 물은 함께 회전합니다.
처음에 물은 양동이에 비해 쉬었습니다. 그리고 나서 밧줄은 여러번 비틀어져 풀립니다. 그것이 열릴 때, 양동이는 회전하기 시작합니다. 처음에 양동이의 물은 가만히 있었고, 표면은 평평했습니다. 그리고 양동이는 물에 비례해서 돌아가고 있었습니다. 그러나 몇분 후에 양동이는 물에 움직임을 보이고 물은 양동이와 나란히 회전하기 시작합니다. 그리고 양동이와 물은 다시 서로 상대적으로 쉰입니다. 경험에 따르면, 물의 표면은 다이어그램에서 알 수 있듯이 측면에서 위로 곡선을 그립니다.

과학과철학 25, 상대적 움직임은 다른 물체에 대한 하나의 움직임

절대 공간의 개념을 소개한 뉴턴의 주된 이유는 절대 운동과 상대적 운동을 구별하기 위한 것이었습니다.

상대적 움직임은 다른 물체에 대한 하나의 움직임입니다.

상대적 움직임에 관한 한 물체가 정말로 움직이고 있는지 여부를 묻는 것은 이치에 맞지 않습니다. 저희는 그것이 다른 물체와 관련하여 움직이고 있는지만 물어볼 수 있습니다. 설명하자면, 두명의 조깅하는 사람들이 직선 도로를 따라 나란히 달리는 것을 상상해 보세요. 길가에 서 있는 구경꾼과 비교해 볼 때, 둘 다 분명히 움직이고 있습니다. 그들은 그 순간 더 멀어지고 있습니다. 하지만 조깅을 하는 분들은 서로 상대적으로 움직이지 않습니다. 그들이 같은 속도로 같은 방향으로 계속 조깅을 하는 한, 상대적인 위치는 정확히 같습니다. 따라서 물체는 한 물체에 관해서 상대적으로 움직일 수 있지만 다른 물체에 대해서는 움직이지 않습니다.
뉴턴은 상대적인 움직임뿐만 아니라 절대적인 움직임도 있다고 믿었습니다. 상식적으로 이 뷰를 지원합니다. 직관적으로 물체가 정말로 ‘ 움직이고 있는지’ 있는지 없는지 물어보는 것이 타당합니다. 상대적으로 움직이는 두 물체를 상상해 보십시오. 예를 들어 행글라이더와 지구상의 관찰자입니다. 상대적 움직임은 대칭입니다. 행글라이더가 지구상의 관찰자와 상대적으로 움직이는 것처럼 관찰자는 행글라이더에 대해 상대적으로 움직입니다. 하지만 관찰자나 행글라이더 중 어느 쪽이 정말로 움직이는지, 아니면 둘 다를 다 하고 있는지를 물어보는 것은 이치에 맞는 일입니다. 만약 그렇다면, 저희는 절대적인 움직임의 개념이 필요합니다.
하지만 절대적인 움직임이 정확히 무엇일까요? 뉴턴에 따르면, 이것은 절대 공간 자체에 대한 물체의 움직임입니다. 뉴턴은 언제든지 모든 물체는 절대 공간에서 특정한 위치에 있다고 생각했습니다. 물체가 절대 공간에서 한번에서 다른 시간으로 위치를 변경하면 그것은 절대적인 움직임을 보이고, 그렇지 않으면 완전히 정지한 상태입니다. 그래서 저희는 공간을 절대적인 실체로 생각할 필요가 있습니다. 절대적인 움직임과 상대적인 움직임을 구별하기 위해서는 물질적인 물체 간의 관계 이상으로 생각해야 합니다. 뉴턴의 추리는 중요한 가정에 달려 있다는 것을 주목하라. 그는 모든 움직임이 무언가와 관련이 있어야 한다고 의심하지 않습니다. 상대적 운동은 다른 물체에 상대적인 운동입니다. 절대 운동은 절대 공간 자체에 상대적인 운동입니다. 그래서 어떤 의미에서 절대적인 움직임조차도 뉴턴에게는 ‘상대적’입니다. 실제로 뉴턴은 절대적이든 상대적이든 움직이는 것이 물체에 대한 ‘폭력적인 사실’이 될 수 없다고 가정하고 있습니다. 다른 물체는 다른 물체일 수도 있고, 절대적인 공간일 수도 있습니다.
레이프니츠는 상대적 움직임과 절대적 움직임 사이에 차이가 있다는 것을 인정했지만 그는 절대 공간에 대한 움직임으로 설명되어야 한다는 것은 부인했습니다. 그는 절대 공간의 개념이 일관성이 없다고 생각했기 때문입니다. 그는 이 견해에 대해 많은 논쟁을 했는데, 그것들 중 많은 것이 자연계의 신학이었습니다. 철학적인 관점에서, Leibniz의 가장 흥미로운 주장은 절대적인 공간이 그가 PII의 식별 가능성의 원칙이라고 부르는 것과 충돌한다는 것이었습니다. Leibniz는 이 원리를 믿을 수 없을 정도로 사실이라고 생각했기 때문에 절대 공간의 개념을 거부했습니다. 두개의 다른 우주가 정확히 같은 물체를 가지고 있다고 상상해 보세요. 26P
PII는 두개의 물체가 구별할 수 없으면 동일하다고 말합니다. 즉, 그들은 정말 하나의 동일한 물체입니다. 두개의 물체를 구별할 수 없다는 것은 무엇을 의미합니까? 즉, 서로 전혀 다른 특성을 발견할 수 없다는 뜻입니다. 특성은 동일합니다. 따라서 PII가 참이면 진정으로 구별되는 두개의 물체는 적어도 하나의 속성에서 서로 달라야 합니다. 그렇지 않으면 두개가 아니라 하나가 됩니다. PII는 직관적으로 꽤 설득력이 있습니다. 모든 속성을 공유하는 두개의 개별 객체의 예를 찾기란 쉽지 않습니다. 심지어 두개의 대량 생산된 공장 제품도 육안으로는 그 차이를 발견할 수 없을지라도 일반적으로 셀 수 없이 다양합니다. PII가 일반적으로 사실인지 여부는 철학자들이 여전히 논의하는 복잡한 질문입니다. 그 대답은 정확히’속성’으로 간주되는 것과 양자 물리학의 어려운 문제에 달려 있습니다. 하지만 지금 우리가 걱정하는 것은 레이프니츠가 원리를 사용하는 것입니다.