중력에 의해 시공간이 어떻게 왜곡되는 건가요?

Question

중력에 의해 시공간이 어떻게 왜곡도는 건가요?

인터넷에서 지구주위의 시공간이 중력이 휘어지는 것응 보았는데, 어떤 이유로 이렇게 되는 건가요? 중력의 영향을 받아서 그런가요? 만약 중력의 양향을 받아서 휘었다면 지구 내에서는 시공간의 변화가 없을까요?

Answer 1

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.

아인슈타인의 일반상대성 이론에서는 중력을 질량이 있는 물체가 시간과 공간 자체를 왜곡시키는 것으로 설명합니다. 이 이론은 중력을 '곡률된 공간의 결과'로 설명하며, 더 큰 질량을 가진 물체는 더 큰 공간 곡률을 만듭니다.

예를 들어, 우리는 지구에서 중력을 느끼는데, 이는 지구가 더 큰 질량을 가지고 있어서 지구 주변에 있는 공간을 곡률시켜 우리가 지구를 중심으로 중력을 느끼게 만듭니다. 이렇게 곡률된 공간에서 물체들은 이러한 곡률된 경로를 따라 이동하게 되며, 이것이 우리가 중력이라고 느끼는 것입니다.

이론적으로, 매우 큰 질량을 가진 물체는 공간과 시간 자체를 왜곡시킬 수 있으며, 이러한 왜곡은 중력의 존재와 움직임을 설명하는 데 있어서 매우 중요한 역할을 합니다.

Answer 2

안녕하세요. 김학영 과학전문가입니다. 일반 상대성 이론에서는 질량이 공간-시간 곡률에 영향을 미친다고 가정합니다. 이것은 중력이 질량을 끌어당기기 때문에 발생합니다. 즉, 중력이 물체에 작용하면 그 질량에 따라 공간-시간이 왜곡됩니다. 이러한 왜곡은 뉴턴의 중력 이론에서도 발생하지만, 일반 상대성 이론에서는 이러한 왜곡을 극단적인 상황에서까지 확장시켰습니다.

예를 들어, 지구 주위에 있는 물체는 지구에 끌려 중력장 안에 있습니다. 이러한 중력은 물체가 주변의 공간-시간 곡률에 끌려들어, 그곳에서 움직이게 됩니다. 이 곡률은 뉴턴의 중력 이론에서 발생하는 곡률과 다릅니다. 일반 상대성 이론에서는 곡률이 더욱 복잡하게 형성되며, 이 곡률은 시간과 공간 모두에 영향을 미칩니다.

따라서, 지구 내부에서도 중력에 의해 일종의 시공간 왜곡이 일어납니다. 그러나 이것은 일반적으로 지구에서 물체와의 거리에 따라 미미하게 발생하기 때문에, 인간이 느낄 수 있는 정도의 시공간 왜곡은 거의 없습니다.