중력으로 인해 왜 시간이 영향을 받는 건가요?
영화 인터스텔라를 보면 주인공이 어떤 행성에 갔다가 우주선에 복귀하니 동료는 늙어 있는 상태고,
지구의 시간 또한 많이 지나가 있는 상태였는데요.
이게 중력 때문에 시간차가 생겨서 그렇다는데 왜 시간이 중력에 영향을 받는지 쉽게 설명해주세요.
안녕하세요. 조인형 과학전문가 입니다.
자세한 내용은 너무 방대해지고 어려우니 간단히 얘기하면 중력은 시공간 자체를 휘어 버리게 만들기 때문에 그 영향권에 있는 것과 없는 것의 시간차이가 생기게 되는 것입니다
안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.
중력이 시간에 영향을 주는 이유는 아인슈타인의 일반 상대성 이론으로 설명할 수 있습니다. 일반 상대성 이론에 따르면, 중력은 시공간을 휘어지게 합니다. 질량이 큰 물체는 시공간을 더 많이 휘어지게 만들고, 이 휘어짐은 시간의 흐름에도 영향을 미칩니다.
안녕하세요. 김철승 과학전문가입니다.
중력이 시간에 영향을 미치는
이유는 아인슈타인의
일반 상대성 이론에서 설명하는 중력 시간 지연
때문입니다.
일반 상대성 이론에 따르면
시공간은 4차원의 매끄럽고
연속적인 텐서이며
질량이 있는 물체는
시공간을 휘게 합니다.
질량이 큰 물체는
시공간을 더 많이 휘게 하며
이 휘어짐은 중력이라고 느껴집니다.
시공간이 휘어지면
시간 흐름에도 영향을 미치게 됩니다.
중력이 강한 곳에서는
시간이 더 느리게 흐르게 되고
중력이 약한 곳에서는
시간이 더 빠르게 흐르게 됩니다.
이러한 시간 흐름의
차이는 다음과 같은 공식으로 계산할 수 있습니다.
dt = dt_0 * (1 - 2GM/c^2r)
dt: 중력장에서 측정된 시간
dt_0: 중력이 없는 곳에서 측정된 시간
G: 만유인력 상수
M: 중력 질량
c: 빛의 속도
r: 중력 질량 중심으로부터의 거리
위 공식에서 알 수 있듯이
중력 질량 M이 크고
거리 r이 가까울수록 시간 흐름의 차이 dt는 더 커집니다.
지구 표면에서 측정된
시간은 지구 중심부에서
측정된 시간보다 약 10^-16초/초 정도 느립니다.
매우 미미한 차이이지만
매우 정밀한 시계를 사용하면 측정할 수 있습니다.
중력 시간 지연은 GPS, 블랙홀 연구
우주론 등 다양한
분야에서 중요한 역할을 합니다.
GPS 위성은 지구 표면보다
약 20,200km 상공에
위치하기 때문에
지구 표면보다 시간이
약 45μs/day 더 빠르게
흐릅니다.
이 차이를 고려하지 않으면
GPS 시스템이
정확하게 작동하지
않습니다.
블랙홀은 중력이
매우 강한 천체입니다.
블랙홀 근처에서는
시간 흐름이
매우 느려지기 때문에
블랙홀 사건 지평선을
넘어선 물체는
외부 세계로 다시 돌아올 수 없습니다.
중력 시간 지연은
아인슈타인의
일반 상대성 이론의
중요한 예측이며
우주의 근본적인 특성을
이해하는 데
중요한 역할을 합니다.
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안녕하세요! 손성민 과학전문가입니다.
중력은 물체들 사이에서 서로 작용하는 힘으로 물체가 무거울수록 더 강한 중력을 가지게 됩니다. 이 중력은 우리가 일상에서 경험하는 모든 물리적 현상에 영향을 미치는 매우 중요한 힘입니다.
중력이 시간에 영향을 미치는 이유는 우리가 일상에서 경험하는 시간의 흐름과는 다소 다른 개념인 상대성 이론에 기인합니다. 이 이론은 알버트 아인슈타인이 제시한 이론으로 물체의 속도가 빠를수록 시간의 흐름이 느려지는 것을 설명합니다. 이를 특수상대성 이론이라고도 부르며 우주 여행을 하거나 빠른 속도로 이동하는 우주선에서는 시간의 흐름이 지구에서보다 느리게 느껴질 수 있습니다.
영화 인터스텔라에서는 중력이 매우 강한 행성에 주인공이 머물렀기 때문에 그 행성의 중력이 시간의 흐름에도 영향을 미쳤습니다. 이로 인해 지구에서는 짧은 시간이 흘렀지만 그 행성에서는 많은 시간이 흘러서 동료가 늙어있는 상태였던 것입니다. 이는 중력이 시간의 흐름에도 영향을 미치기 때문에 발생한 현상입니다.
간단하게 말씀드리면 중력은 물체들 사이에서 서로 작용하는 힘이기 때문에 물체가 무거울수록 더 강한 중력을 가지게 됩니다. 이 중력이 시간의 흐름에도 영향을 미치기 때문에 우주 여행을 하거나 빠른 속도로 이동하는 경우에는 시간의 흐름이 지구에서보다 느려지는 것을 경험할 수 있습니다. 이게 바로 중력이 시간에 영향을 미치는 이유입니다. 감사합니다.
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안녕하세요. 홍성택 과학전문가입니다.
중력은 시간과 공간을 굽히는 역할을 합니다. 아인슈타인의 상대성 이론에 따르면, 중력이 강한 곳에서는 시간이 상대적으로 느리게 흐르게 됩니다. 이는 중력이 공간과 시간을 굽히기 때문에 발생하는 현상입니다. 따라서 중력이 강한 곳에서는 시간이 영향을 받아 천천히 흐르게 됩니다.
