중력은 힘일까, 공간의 모양일까?

그때 그곳

특수상대성이론은 일정한 속도로 움직이는 경우만 다뤘습니다. 속도가 변하는 경우, 그리고 중력은 그대로 남아 있었습니다. 아인슈타인은 이 문제에 10년을 매달립니다.

왜 이 질문이었나

출발점은 머릿속 실험이었습니다.

지붕에서 떨어지는 사람은 자기 무게를 느끼지 못합니다. 자유낙하하는 승강기 안에서는 물건을 놓아도 떠 있습니다. 그 안에 있는 사람은 자기가 떨어지는 중인지, 아니면 중력이 없는 우주에 떠 있는지 구별할 방법이 없습니다.

거꾸로도 마찬가지입니다. 우주에서 가속하는 로켓 안에 있는 사람은 자기가 중력이 있는 행성에 서 있다고 느낍니다.

중력과 가속을 구별할 수 없다면, 둘은 같은 것입니다.

알아낸 것

그렇다면 중력은 힘이 아닐 수 있습니다.

무거운 것이 있으면 그 주위의 시공간이 휩니다. 그리고 물체는 그 휘어진 공간에서 갈 수 있는 가장 곧은 길을 갈 뿐입니다. 지구가 태양에 끌려가는 것이 아니라, 태양이 만들어놓은 골짜기를 따라 굴러가고 있는 겁니다.

이 이론은 검증 가능한 예측을 내놓았습니다. 별빛이 태양 곁을 지날 때 휘어야 한다는 것, 그리고 뉴턴 이론으로는 설명되지 않던 수성 궤도의 미세한 어긋남이 저절로 설명된다는 것.

이 카드에 나온 말

일반상대성이론웜홀시간 지연등가원리중력렌즈자기일관성 원리