중력에 의해 시간이 느리게 갈 수 있나요?

Question

인터스텔라의 내용을 살피다 보면, 강한 중력에 의해 시간이 느리게 흐른다는 설정이 있던데요.

진짜 강한 중력에 의해서 시간이 느리게 흐를 수 있나요?

어떤 원리에 의해서 그렇게 되는건가요?

Answer 1

안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.

일반 상대성 이론에 따르면 중력이 강한 곳에서는 시간이 느리게 흘러가고, 상대적으로 중력이 약한 곳에서는 시간이 빠르게 흘러갑니다. 이러한 것을 시간 지연 효과라하고 합니다.

이를 이해하기 위해서는 상대성이론을 알아야합니다. 상대성 이론에서는 중력이 큰 부분에서는 가속운동을 하게 되는 경우와 등가입니다. 중력이 클수록 가속이 큰것이고 빠르다고 생각하면 됩니다. 그러면 특수상대론으로 넘어오게 되는데, 특수상대성 이론에서는 상대적으로 달리는 사람의 시간이 느리게 흐르고 기준점에 있는 사람은 시간이 빠르게 흐릅니다. 즉, 중력이 큰, 가속이 큰, 속력이 빠른 물체에 대해 시간이 느리게 흐르고, 중력이 작으면 시간이 빠르게 흐릅니다.

Answer 2

안녕하세요. 이상현 과학전문가입니다.

중력은 흔히 시공간을 왜곡시킨다고합니다.

예를들어 한 점의 좌표로 이동하기 위해서는 중력이 없는경우 그대로 직진할 수 있지만, 중력이 있는경우 좌표평면이 휘어 이동거리와 시간이 늘어나게됩니다.

즉, 중력이 있는경우 시간이늘어난다고 할 수 있고, 중력이 강할수록 시공간의 왜곡이 더 커지므로 시간이 더 느려진다고 볼 수 있습니다.

감사합니다.

Answer 3

실제로 중력이 강하면 시간은 느리게 가게 됩니다.

특수상대성 이론에서 속도가 빠른 경우 상대적으로 시간이 느리게 가게 됩니다.

이 시간 지연 효과는 결국 가속에 의해 속도 상승일 때 생기는 효과인데,

중력이 강하다는 것은 중력 가속도가 높아 속도 상승률이 높다는 뜻이 됩니다.

따라서 지구보다 중력이 강한 행성은 지구보다 시간이 느리게 흐르게 되고,

강한 중력 속에 있으면 상대적으로 시간이 느리게 흐릅니다.