왜 중력은 우리를 끌어올리지 못하고 끌어내리나요?

왜 중력은 우리를 끌어올리지 못하고 끌어내리나요?

중력은 질량이나 에너지를 가진 물체가 서로 끌어당기는 이유입니다. 이것이 사과가 지구로 떨어지고 행성이 별을 중심으로 회전하는 이유입니다.

자석은 일부 유형의 금속을 끌어당기지만 다른 금속을 밀어낼 수도 있습니다. 그렇다면 중력의 당기는 느낌을 어떻게 느낄 수 있나요?

1915년 알베르트 아인슈타인은 일반 상대성 이론을 발표하면서 그 답을 발견했습니다. 중력이 당신을 지구쪽으로 끌어당기는 이유는 우리 지구처럼 질량을 가진 모든 물체가 실제로 시공간이라는 우주의 구조를 구부리고 구부리기 때문입니다. 이 굽힘은 중력이 느끼는 것과 같습니다.

시공간이란 무엇입니까?

복잡한 중력의 세계로 들어가기 전에 먼저 시공간을 이해해야 합니다.

시공간은 말 그대로 공간의 3차원인 길이, 너비, 높이와 4차원인 시간이 결합된 것입니다. 뛰어난 수학을 사용하여 아인슈타인은 물리학 법칙이 우주에서 작동한다는 것을 깨달은 최초의 사람이었습니다. 공간과 시간이 하나로 합쳐진다.

이것이 의미하는 바는 공간과 시간이 관련되어 있다는 것입니다. 공간을 매우 빠르게 이동하면 천천히 이동하는 사람에 비해 시간이 느려집니다. 이것이 바로 우주에서 매우 빠르게 이동하는 우주비행사가 그들은 지구상의 사람들보다 조금 더 느리게 늙는다.

지구는 시공간을 휘어 지구로부터 멀어지는 것이 아니라 지구 쪽으로 떨어지게 합니다. 신용: Tokamak / Wikimedia Commons, CC BY-SA

중력 언덕을 만드는 것은 재료가 아니라 중력 우물을 만드는 것입니다.

기억하세요, 중력은 시공간이 휘어지고 휘어지기 때문에 우주의 물체들이 서로 끌어당긴다는 생각입니다. 아인슈타인이 일반상대성이론을 내놓았을 때, 그는 우주의 모든 물체가 시공간을 구부릴 수 있다는 것을 보여주었습니다. 물리학 용어로 물체는 질량이자 에너지입니다.

당신의 마음은 일반적으로 세계를 3차원으로 생각하기 때문에 시공간의 4차원을 하나의 아이디어로 생각하는 것은 정말 어렵습니다. 따라서 시각화를 더 쉽게 하기 위해 트램폴린의 표면을 상상해 보세요. 아무것도 없으면 평평한 것입니다. 하지만 트램펄린 위에 서면 발 주위로 뻗어나가 중앙에 있을 때 계곡을 형성합니다. 트램펄린 위에 공이 있으면 발쪽으로 굴러갑니다.

중력은 트램폴린 위에 서 있을 때 물체가 발 쪽으로 굴러가는 것과 유사하게 작동합니다.

이것은 시공간이 어떻게 작동하는지에 대한 2차원적인 예입니다. 여러분의 질량은 트램폴린을 늘려 공이 굴러가는 중력 우물을 만듭니다. 이는 지구와 같은 무거운 물체의 중력이 당신과 나 같은 물체를 끌어당기는 방식과 매우 유사합니다.

그리고 더욱 낯설게 만드는 것은 공간과 시간이 연결되어 있기 때문이다. 무거운 물건으로 인해 시간도 길어집니다!

영화 인터스텔라에서 등장인물들은 가까운 행성으로 간다. 블랙홀그곳에 있는 동안 그들은 다른 사람들보다 더 천천히 늙어갑니다.

몸무게가 무거울수록 트램펄린의 측면이 더 가파르게 됩니다. 그렇기 때문에 태양이나 블랙홀과 같은 우주의 매우 거대한 물체는 지구보다 중력이 더 강합니다.

그렇다면 왜 중력은 당신을 밀어내지 않고 아래로 끌어내리나요?

누군가가 트램펄린 밑으로 들어가서 그것을 밀어 올렸다고 상상해 보세요. 공이 굴러갈 거예요! 이것은 중력 우물이 아니라 중력 언덕이 될 것입니다. 과학자들이 아는 한, 물질 또는 물체는 항상 중력 언덕이 아닌 중력 우물을 만듭니다. 과학자들은 중력이 당신을 우주로 밀어내는 이국적인 물질이나 에너지로 만들어진 물체를 상상할 수 있지만, 지금까지 중력이 당신을 지구에서 밀어낼 수 있는 것을 발견한 사람은 아무도 없습니다.

오클라호마 주립대학교 물리학 부교수인 Mario Boronda가 집필했습니다.

원래 출판된 기사에서 각색됨 대화.