안녕하세요. A.K.A JUN 티스토리입니다,
중력은 무엇일까요
중력은 우리가 평소에 가장 많이 접할 수 있는
과학 개념 중에 하나로
물리학에서 나오는 개념입니다.
우주에는 중력이 없어서
모든 물질이 둥둥 떠다니는 것을 볼 수 있습니다.
이를 이용한 우주 영화에서는
모든 것이 둥둥 떠다니며 물과 같은 액체도
방물방물 떠다니는 것을 볼 수 있습니다.
우리는 지구에 살고 있고
지구에 발을 붙이고 다니는 것은
지구에는 중력이 있다는 것으로 확인할 수 있습니다.
또한 달이 지구 주의를 공전하고 있는 것도
지구의 중력으로 인해 가능한 현상입니다.
중력하면 가장 많이 생각하시는 것이
뉴턴의 중력일 것입니다.
나무에서 떨어지는 사과를 보고
만유인력의 법칙이 시작되었다는 것은
누구나 아시는 사실일 것입니다.
만유인력의 법칙은 무게를 가진
모든 물체 사이에는
서로를 끌어당기는 힘이 작용한다는
이론으로 끌어당기는 힘과
물체의 질량은 비례하며 물체 사이
거의 제곱에 반비례한다고 알려져있습니다.
우리가 지구에서 떨어지지않고
붙어 있을 수 있는 것은
지구가 우리를 잡아당기는 중력으로 인한 것이라고
생각할 수 있는 데 이를 정확하게 따지고 보자면
지구와 물체 사이에 작용하는 만유인력과
지구의 자전으로 인해 물체가 받는
원심력이 합해진 힘이라고 할 수 있습니다.
지구는 사실 완벽한 구의 형태가 아닌
적도 부분이 조금 부푼모양으로
각 지역에 따라 받는 중력이 크기가 다릅니다.
같은 물체라고 하여도 적도보다
극지방에서 더 큰 중력을 받게 됩니다.
위도에 따라서도 달라지며
위도가 높을수록 원심력을 적게 받아
중력이 더 크게 작용합니다.
중력에 영향을 주는 것은 위도뿐만아니라
지면을 구성하는 물질에 따라서도 달라지며
지하에 있는 물질의 밀도가 클수록
중력 또한 크게 측정되고 있습니다.
이런 특성으로 중력의 변화를
정밀하게 측정하여 지하수나 석유 등
지하자원이 어디에 묻혀있는 지
어느정도 묻혀있는 지 예측할 수 있게 됩니다.
중력의 정체를 밝혀내려는 노력은
물리학에 많은 발전을 가져다 주었습니다.
뉴턴의 만유인력 법칙과
아인슈타인의 일반상대서이론,
소립자 물리학, 초끈 이론은
모두 중력에 대한 궁금점으로부터 시작된만큼
물리학 전반에 많은 영향을 주었습니다.
아이슈타인의 일반상대성이론은
자유낙하 하는 엘리베이터 속에 있는 사람은
무중력 상태를 느낀다는 것에서 부터
시작되진 이론입니다.
중력과 관성력은 같다는 개념이
등가 원리이며 등가 원리와 함께
일반상대성이론의 토대가 되는 것은
모든 관성계에서는 모두 동일한 물리법칙이
성립한다는 상대성 원리입니다.
일반상대성이론은 중력파와
블랙홀의 존재를 예상할 수 있게 하였으며
중력파는 질량이 공간을 흔들면서 만들어낸
요동이 파동의 형태로 퍼져나가는 것을 말합니다.
2017년에서는 라이너 바이스,
배리 배리시, 킵 손이 중력파를 검출한 것으로
노벨 물리학상을 수상했습니다.
블랙홀
블랙홀은 엄청난 중력을 가진 공간으로
측정하기도 어려운 중력으로 인해
시공간이 극단적으로 휘어지는 만큼
빛조차도 빠져나갈 수 없는 공간으로
블랙홀이라는 명칭이 붙었습니다.
중력파와 블랙홀은 일반상대성이론을
뒷받침하는 증거로 지금까지도
많은 연구가 이루어지고 있습니다.
등가원리와 상대성 원리
등가 원리와 상대성 원리에 따르면
질량은 공간을 휘어지게 만들며
공간의 휘어짐은 중력을 만들어 내며
중력은 공간뿐만 아니라 시간에도 영향을 미칩니다.
우주 영화인 인터스텔라를 보면
중력이 강한 공간에서 쿠퍼 박사가
지구에 있는 딸에 비해
젊은 모습으로 등장하는 것을 볼 수 있습니다.
소립자 물리학에서는 중력이 강한 핵력,
약한 핵력, 전자기력과 함께
기본 상호작용의 한 종류로 보며
중력자에 의해 매개된다고 말하고 있습니다.
초끈 이론은 아직까지 시험을 통해
검증이 불가능한 이론으로
끈의 다양한 상태로 물질과 힘을 생각하는 이론입니다.
중력력은 아직까지도
많은 숙제가 남아있는 만큼
많은 사람들이 중력에 대한
궁금점을 풀어나가기 위해 노력하고 있습니다.