아인슈타인의 상대성이론 진짜 쉽게 이해하기.jpg

방석위로모여라

 

일식에는 태양과 달, 지구가 일직선이 됩니다

 

 

 

 

태양이 달에 가려 하늘이 어두워지죠

 

이때, 하늘의 별이 드러납니다

하지만 태양뒤에 숨은 별은 지구에서 안보여야합니다

에딩턴은 그 숨은 별을 사진에 담았습니다

아인슈타인은 인간이 실제로 우주에 나가기 훨씬 전부터 우주공간을 상상했습니다

저는 지금 아인슈타인의 머릿속 우주에 있습니다

여기는 중력의 영향을 받지않는 공간입니다

 

무중력이죠

하지만 우주선이 속도를 높이면 즉, 가속을 하면 이 무중력의 상태는 변합니다

우주선이 계속 가속을 한다면 제 몸은 가속하는 반대방향 벽에 붙어있게 됩니다

 

자동차를 가속할때 몸이 뒤로 쏠리는 것과같은 이치입니다

가속도를 이기려면 이렇게 힘을 들여 몸을 일으켜 세워야합니다

 

몸을 일으켜 세운다는 것은 가속도를 이겨낸다는 것입니다

속도가 바뀌거나 방향이 바뀌면 가속 운동입니다

 

원운동은 대표적인 가속 운동입니다

 

원은 선분의 연결로도 볼 수 있습니다

 

선분 하나하나를 열차라고 생각해 볼까요?

그런데 열차가 빨리 돌면 특수 상대성이론에 의해 길이 짧아집니다

 

빠르면 빠를수록 원래 길이보다 짧아집니다

지름도 변하지 않았고 파이값도 그대론데 왜 원둘레는 줄어들까요?

이곳은 워싱턴의 어느 이슬람교 사원입니다

이슬람교는 기도를 할때 아무대나 대고 하는게 아니라 정해진 방향이 있습니다

 

그것은 메카입니다

코란의 가르침대로 사원은 메카쪽을 설계되었습니다

 

메카의 방향은 워싱턴 기준 북동쪽이었죠

설계도에서 가르키는대로 북동쪽으로 선을 그어볼까요?

 

프랑스를 스치다 러시아쪽으로 갑니다 

 

그런데 메카는 여깁니다

1854년 독일 수학자 리만의 논문에 나와있죠

세계 지도는 평면입니다

 

이 문제를 풀려면 지구본으로 만들어야 합니다

워싱턴에서 메카로 선을 그어볼까요?

 

지구본에서 이 선은 북동쪽으로 향하고 있습니다

그런데 평면에서 보면 북동쪽을 향하던 선이 남동쪽을 향하게 됩니다

 

구에서는 가장 빠른 선이 평면에선 휘어집니다

 

북동쪽으로 설계되었던 방향이 정확했던 것이죠

아인슈타인은 리만의 수학을 평소 수학 문제를 많이 도와주던 친구에게서 듣습니다

 

아인슈타인은 원운동 문제에 리만의 수학을 적용합니다

 

원운동하는 열차가 점점 짧아져서 선로를 벗어나게 되는건 바로 공간이 휘어져있기 때문이었죠

이렇게 휜 공간에서 파이값은 달라집니다

우주선 안에서 나는 중력의 영향을 받고있습니다

그건 저기 줄에 매달린 우주선도 마찬가지입니다

 

가속하고 있다는 말과 같죠

제가 탄 우주선은 공중에 매달려 있습니다 당연히 땅 위에 있는 우주선과 마찬가지로 중력의 영향을 받고 있죠

 

그러나 우주선을 매단 줄이 끊어지면 상황은 달라집니다

우주선이 땅에 떨어지면 중력은 사라집니다

 

중력이 사라진 이 공간에서 사과를 옆으로 밀면 사과는 직선으로 움직입니다

이 우주선 상태는 무중력의 우주에 있는것과 같습니다

 

그런데 갑자기 우주선이 가속하면 어떻게 될까요?

사과는 바닥으로 떨어집니다

 

우주선 바닥이 올라오기때문에 휘어지면서 떨어집니다

사실은 사과가 떨어지는게 아니라 공간이 변한겁니다

빛도 마찬가집니다

 

빛도 휩니다

 

중력이 있는 이 공간은 아까 가속하고 있던 우주선과 같습니다

 

그러니 빛도 휩니다

 

 

 

 

질량이 있는곳에서 공간은 휘어집니다

 

태양 주변도 마찬가집니다

태양 뒤에서 오는 별빛이 직진하고 있지만 휘어진 공간을 따라오게 됩니다

에딩턴이 지구에서 볼 수 없었던 별 사진을 찍은 것도 별빛이 휘어졌기 때문이었습니다

'중력은 잡아 당기는 힘이 아니라 공간이 휘어지기 때문에 생긴다'

 

아인슈타인의 답이었습니다

왜 떨어질까?

 

지구가 만들어낸 공간의 휘어짐이 우리를 가장 자연스러운 길로 인도하기 때문입니다