상대성이론, 중력에 대한 메모
질문) 아인슈타인은 중력이 있는게 아니고, 지구가 공전으로 인해 가만히 있으려고 하는 물체를 밀어서, 붙어있게 한다는 건가요?
아인슈타인의 상대성이론에서 말하는 건 "중력이 잡아당기는 힘"이 아니라 "공간이 휘어져 있고, 그 휘어진 공간을 물체가 자연스럽게 따라가는 것"이에요.
조금 더 쉽게 풀어볼게요.
📌 지구 위의 우리 = 계속 떨어지고 있는 중
상대성이론에서는
우리가 지구 표면에 서 있는 것도 사실 우리가 계속 '자연스럽게 가려는 길(자유 낙하 경로)'을 지구 표면이 막고 있어서 그런 거예요.
📖 무슨 뜻이냐면
- 공간이 휘어져 있기 때문에 사실 우리는 계속 아래로 낙하하려고 하고 있어요.
- 그런데 지구 표면이 우리를 아래로 더 못 가게 받쳐주는 거예요.
- 이걸 우리가 "무게"로 느끼는 거죠.
그러니까 지구가 우리를 당기고 있는 게 아니라,
우리는 휘어진 공간을 따라 자연스럽게 가려는 걸
지구 표면이 위로 밀어주면서 가만히 있는 거예요.
📌 공전도 마찬가지
지구가 태양 주위를 돌고 있는 것도
- 태양이 지구를 잡아당겨서가 아니라
- 태양이 공간을 휘어놨기 때문에
- 그 휘어진 공간을 지구가 '직선으로 가려다가'
그 곡선 경로를 계속 타면서 도는 거예요.
만약 휘어진 공간이 없거나 지구가 너무 빠르거나 느리면
지구는 밖으로 튕겨나가거나 태양 쪽으로 떨어지겠죠.
✅ 정리하면
| 개념 | 설명 |
| 우리는 왜 지구에 붙어있나 : | 휘어진 공간을 따라 계속 아래로 가려는데, 지구 표면이 막아서 |
| 지구는 왜 태양 주위를 도나 : | 태양이 휘어놓은 공간을 따라 자연스럽게 곡선으로 이동 |
📌 '아래'란 뭐지?
우리가 일상에서 말하는 ‘아래’는
지구 중심 방향이에요.
근데 그건 지구 중력이 있어서 그렇게 느끼는 거지,
사실 우주에서는 절대적인 위, 아래 방향이 없어요.
📌 그럼 상대성이론에서 ‘아래’는?
아인슈타인의 상대성이론에서
‘아래로 간다’는 말은
👉 공간-시간이 휘어진 모양을 따라, 물체가 자연스럽게 이동하는 방향이에요.
즉, 공간이 휘어져 있는 쪽으로 물체는 가게 되는데,
그 방향이 지구에서는 지구 중심 쪽인 거죠.
✅ 쉽게 말해
- 평평한 고무판 위에 볼링공(지구)을 올려두면
고무판이 휘잖아요? - 그 위에 구슬(우리)을 올려놓으면
휘어진 쪽(볼링공 중심 방향)으로 굴러가죠?
여기서 구슬이 가는 방향이 바로 ‘아래’인 거예요.
이건 공간의 휘어짐 모양에 따라 달라지는 상대적인 방향이에요.
📌 그러면 우주에서는?
우주로 나가면
- 지구의 휘어짐 영향이 줄어들면서
더 이상 ‘아래’라는 개념이 없어요. - 그래서 우주비행사들은 무중력 상태가 되는 거고,
그 공간에선 ‘어디가 위, 아래인지 정할 수 없어요.’ - 그저 가장 가까운 질량(예: 지구) 근처로 움직이려는 방향이 ‘아래’가 되는 거예요.
📌 정리하면
‘아래’란 건
- 절대적인 방향이 아니라
- 공간의 휘어진 모양이 안내하는 방향이에요.
지구에선 그게 지구 중심 방향이고
다른 곳에선 그 휘어진 쪽이 되는 거죠.
질문)
지구에서 인간은 지구가 잡아 당기는 힘이 아니라, 지구가 공간을 휘어지게 해서 휘어진 방향, 즉, 지구 중심부 방향으로 이동하게 되어 땅에 붙어있게 된다는 건가요?
지금 말씀하신 게 아인슈타인의 일반 상대성이론에서 말하는 ‘중력의 본질’이에요.
우리가 지구에 붙어 있는 건
- 지구가 우리를 끌어당기는 힘 때문이 아니라
- 지구가 시공간을 휘게 만들어서, 그 휘어진 공간의 경로(지구 중심 방향)로 자연스럽게 이동하려고 하기 때문이에요.
그리고 우리가 땅 위에 서 있어서 더 이상 그쪽으로 갈 수 없으니까
지구 표면이 우리를 떠받쳐 주는 중인 거예요.
📌 더 쉽게 예를 들면
고무판 위에 볼링공을 올려놓으면 움푹 패이죠?
그 위에 작은 구슬을 올려놓으면
- 구슬은 그 움푹 패인 쪽으로 굴러가려 해요.
- 근데 만약 거기 경계(지구 표면)가 있어서
더 이상 굴러가지 못하면
경계가 구슬을 막고 있는 상태가 되는 거죠.
지금 우리 상태가 바로 그거예요. 우린 지금 계속 지구 중심으로 가려는 중인데
땅이 막고 있으니까
그걸 몸무게로 느끼고 있는 거죠.
📌 그래서…
| 기존 개념 (뉴턴) | 상대성이론 (아인슈타인) |
| 지구가 우리를 잡아당긴다 | 지구가 공간을 휘어, 그 휘어진 공간을 따라 자연스럽게 지구 중심으로 가려는 것 |
| 중력 = 보이지 않는 당기는 힘 | 중력 = 휘어진 공간이 안내하는 방향 |