물속에서는 빛의 속도가 느려지나?

특정 물질의 내부에서 빛의 속도가 느려지는 것은 빛이 매질 내의 원자들과 상호작용하기 때문이다. 상호작용의 정도는 물질을 구성하는 원자, 결정구조 등에 따라 달라진다.

이런 이유로 보편적 관점에서는 물속의 경우 공기보다 밀도가 커져서 빛의 속도 또한 느려진다고 보면 큰 물의가 없다. 하지만 과학적으로 엄밀히 말하자면 매질 속에서도 빛의 속도는 전혀 변하지 않는다고 봐야 한다.

왜일까. 만일 물을 비롯한 어떤 매질 속에서 빛의 속도가 정말로 느려진다면 빛보다 빠른 속도, 다시 말해 초광속(超光速)이 가능해질 수도 있기 때문이다.



예를 들어 우리가 물속을 광속도인 초속 30만㎞로 질주할 경우 빛보다 빠른 초광속으로 나아가게 되는 것이다. 특히 물보다 빛과의 상호작용이 강한 매질이라면 더 느린 속도로도 초광속이 가능해진다.

그런데 초광속은 상대성이론 자체를 무너뜨릴 수 있는 금기에 해당한다. 따라서 현재의 과학이론 하에서 빛의 속도는 물속에서도 느려지지 않으며 다만 그렇게 보일 뿐이라고 할 수 있다.