* 작은 물체의 질량, 위치, 초기 속도, 초기 운동 방향을 세팅한 후 ‘Run’ 체크박스를 켜면 시뮬레이션이 작동합니다.
* 중력 상수(gravitational constant)는 ‘1’로 가정했습니다.
일반 상대성 이론
일반 상대성 이론은 아인슈타인에 의해 제시된 중력 설명 이론입니다.
특이하게도 이 이론은 기하학을 도입하여 중력을 설명합니다.
일반 상대성 이론이 있기 이전에 중력은 단지 두 물체 사이에 일직선으로 작용하는 힘으로 서술했습니다.
그런데, 일반 상대성 이론은 이 힘을 아주 다른 방식으로 대답합니다. 일반 상대성 이론에서 중력은 우주에 펼쳐진 공간의 성질입니다. 질량을 가진 물체는 주변의 공간을 왜곡합니다. 질량이 클수록 공간이 왜곡되는 정도도 커집니다. 이 공간의 왜곡은 고전 역학에서 말하는 ‘중력장’이 됩니다.
이 중력장이 미치는 공간에서 작은 물체를 가만히 놓는다고 가정해 봅시다. 작은 물체는 공간의 왜곡을 따라서 큰 물체를 향하여 가속 운동을 하게 됩니다. 이것은 자유 낙하 운동으로서, 우리가 어떤 물체를 떨어뜨렸을 때 흔히 보는 현상과 같습니다.
만약, 어떤 작은 물체(천체)가 그 옆으로 지나간다고 가정해 봅시다. 이 물체는 휘어진 공간의 영향을 받아서 곡선 운동을 합니다. 이것은 무거운 천체 주변을 작은 천체가 공전하는 현상을 설명해 줍니다.
흥미로운 것은, 중력에 의해 휘어지는 것은 공간 뿐만 아니라 시간도 휘어진다는 것입니다. 시간과 공간은 하나로 연결되어 있습니다. 그래서 아인슈타인은 이것을 함께 부르는 시공간(time-space)이라는 명칭을 사용했습니다. 시공간이 휘어진 곳에서는 시간이 더 천천히 흘러가는 이상한 현상이 나타납니다.
스판덱스 천으로 중력을 설명하는 흥미로운 동영상을 소개합니다. 조회수 1 억뷰가 넘은 기념비적인 동영상이네요.