왜 중력이 클수록 시간이 느리게 흐르는 건가요?

Question

왜 중력이 클수록 시간이 느리게 흐르나요?

예를 들어 질량이 다른 공을 시공간에 올려뒀을 때 질량이 덜 큰 공은 덜 파이고 질량이 더 큰 공은 더 많이 파여서 파인 만큼 빛이 더 많이 가야하니까 시간이 느리게 간다는 건가요?

그럼 빛이 시간에 기여를 하나요? 이게 특수 상대성 이론인가요?

중력은 시공간을 얼마나 더 많이 왜곡시키는가가 기준인 건가요? 뭐가 기준이죠? 그렇다면 질량이 큰 물체는 무조건적으로 질량이 덜 큰 물체보다 중력이 큰 건가요?

또 중력이 클수록 시간이 느리게 흐르면 달에서는 시간이 지구보다 상대적으로 빠르게 흐르는 건가요? 달이 아니더라도 우주에 나가면 무중력 상태니까 더 빨리 흐르게 되는 건가요? 그럼 우주 탐사를 나간 사람들은 지구에서 살았던 사람들보다 노화가 더 빨리 진행되나요?

Answer 1

안녕하세요! 손성민 과학전문가입니다.

중력이 시간이 느리게 흐르는 이유에 대해 설명드리겠습니다. 중력은 우리가 느끼는 만큼 단순한 힘이 아닙니다. 중력은 시공간을 왜곡시키는 힘으로서 물체의 질량이 얼마나 큰지에 따라서 시간의 흐름에도 영향을 미칩니다.

예를 들어 질량이 다른 공을 시공간에 올려뒀을 때 질량이 덜 큰 공은 덜 파이고 질량이 더 큰 공은 더 많이 파여서 파인 만큼 빛이 더 많이 가야하니까 시간이 느리게 간다는 것은 맞습니다. 이것은 특수 상대성 이론의 일부분이기도 합니다. 빛은 시간에 기여하는 것이 아니라 중력이 시간을 왜곡시키는 것이기 때문에 이런 현상이 발생하는 것입니다.

중력은 시공간을 얼마나 더 많이 왜곡시키는가가 기준이 됩니다. 이 기준은 물체의 질량이 크기 때문에 질량이 큰 물체는 무조건적으로 질량이 덜 큰 물체보다 중력이 큽니다. 그리고 중력이 클수록 시간이 느리게 흐르는 것은 맞습니다. 예를 들어 달에서는 지구보다 중력이 약간 더 작기 때문에 시간이 조금 더 빠르게 흐르게 됩니다. 그리고 우주에 나가면 중력이 없기 때문에 시간이 더 빨리 흐르게 됩니다. 따라서 우주 탐사를 나간 사람들은 지구에서 살았던 사람들보다 노화가 더 빨리 진행될 수 있습니다.

이렇게 중력이 시간에 영향을 미치는 이유는 우리가 아직까지 완전히 이해하지 못한 부분이 많기 때문입니다. 하지만 중력이 시간에 영향을 미치는 것은 확실하며 이를 설명하는 더 정확한 이론을 찾는 연구가 계속되고 있습니다. 감사합니다.

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Answer 2

안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.

상대성 이론에서 설명이 됩니다.

중력이 강한 지역에서는 시공간이 더 휘어져 있으며, 이로 인해 시간의 경과 속도가 느려지게 됩니다.

예를 들어 위성 시계는 대기의 중력이 강한 곳에 있는 지상의 시계보다 빨리 흐릅니다.

이것은 실험적 검증을 통해 확인되었습니다.