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중력이란 무엇일까요?
저는 여러분이 이렇게 말할거라 장담합니다:
"뭔가 위로 올라가게 되면
반드시 떨어지는거요." 그렇죠?
뭐, 비슷합니다, 그러나 정확하진 않죠.
기술적으로 말하자면, 중력의 법칙은 평형과 같습니다.
F = G x M1 x M2 / R^2,
여기서 G는 만류 인력 상수를 의미하구요,
M1과 M2는 두 물체의 질량을 의미합니다.
그리고 R은 두 사물 사이의 거리를 뜻하는데 제곱합니다.
쉽죠? 그렇죠?
분명 아닐겁니다. 이게 무슨 말을 하냐 하면,
이런겁니다. - 말하자면, 모든 사물들은 다른 모든 사물들을 끌어당긴다는 거죠.
즉, 만약 여러분이 아무거나 2개의 사물을 가지고 있다면,
그들은 서로 끌어 당긴다는 겁니다. 아시겠죠?
예를 들어서 이렇게 한번 설명해 보도록 합시다.
만약 언덕에서 바위를 떨어뜨리면 어떻게 되죠?
바닥으로 떨어집니다. 그렇죠?
네, 맞아요. 그러나 다른 일도 생깁니다.
중력의 법칙에서 말하는 것은 두가지 사물,
바위와 바닥, 이 두 사물들은 서로 끌어 당긴다는 겁니다.
이는 바위가 바닥을 향해 떨어지고,
바닥 역시 바위를 향해 떨어진다는걸 뜻합니다.
잠시만요 - 그럼 바닥이 바위를 향해 올라간다는걸 뜻하나요?
네, 그게 바로 제가 말한 겁니다.
그리고 여러분이 바닥이 올라가는 것을 보지 못하는 이유는
두 사물이 서로를 향해 각각의 질량에 비례하여 이동하기 때문입니다.
지구는 바위보다 훨씬 훨씬 더 큰 존재이므로,
아주 아주 조금만 움직이게 되고,
바위는 상대적으로 훨씬 작으므로, 지구(바닥)를 향해
훨씬 많이 움직이게 되죠.
아마도, 중력을 이해하기 더 쉬운 예로 우주인복을 입은 10대 두명이
저 멀리 우주 공간에 있다고 생각해 봅시다. 행성이나 별들과 멀리 떨어진 곳에서요.
사실은 이 둘이 서로에게 끌리고 있어요.
마음이 끌리는 - 그런 이야기를 하는게 아닙니다.
보세요, 그들은 질량을 가지고 있습니다.
그렇기 때문에 서로를 향해 가까워지는 것이죠.
서로를 잡아 당기고 있는 것입니다.
도움이 될 사례를 한가지 더 들어보죠. 두 자석을 가지고 실험한 적이 있죠?
아시다시피, 자석은 북극과 남극을 가지고 있습니다.
여러분이 자석 두개를 가까이 대면,
두 극은 움직입니다. 서로 잡아당기는 것이죠.
더 가까이 둘수록, 잡아당기는 힘은 더욱 강해집니다.
물체의 질량을 자석의 힘과 같다고 생각해 보세요.
그리고 두 물체의 거리는 자석의 거리에 해당하죠.
이제 이해가 되시죠? 하지만 제가 중력과 자성이 같다고 말하는건 아닙니다.
하지만 두 개념은 비슷한 성향을 보이죠.
자, 이제 우주인들에 대해 한가지 더 생각해보죠.
우주비행사들의 무게는 지구에서보다
달에서 더 작습니다. 왜 그럴까요?
자, 여기 보시다시피, 달은 지구보다 질량이 작습니다.
그러므로, 우주인에게 적용되는 중력의 힘도 작아지는 것이죠.
달은 마치 자성이 약한 자석과 같은 것이죠.
지구에서 만큼 강하게 잡아당기는 것이 아닌 것이죠.
거리 역시 작용합니다. 자석놀이로 다시 돌아가보죠.
자석을 가까이 할수록 자성은 더욱
강해집니다. 중력 또한 이러한 사실이 적용되죠.
예를 들어, 지구 근방의 가장 질량이 큰 태양은,
태양계에서 가장 큰 중력의 힘을 차지합니다.
태양은 매우 매우 거대한 행성이지만, 상대적으로 멀이 떨어져 있어요.
말하자면, 태양은 엄청나게 강력한 자석이지만,
멀리 떨어져 있기 때문에,
끌어당기는 힘이 그렇게 강하지 못한 겁니다.
자, 이제 다시 중력의 법칙으로 돌아가보죠.
F = G x M1 x M2 / R ^2 이라는 공식.
중력의 힘은 숫자와 같다는 것을 보실 수 있죠.
중력은 만류인력 상수 G 곱하기
첫번째 질량 곱하기, 두번째 질량의 곱에다가
M1을 태양의 질량이라고 하고
M2를 지구의 질량이라 두고,
지구의 태양사이의 거리의 제곱으로 나눈 것이죠.
그래서 태양과 지구가 서로 끌어당기는 힘의 크기를 구할 수 있습니다.
여러분의 질량과 지구의 질량을 대입하고
지구의 중심에서 여러분까지의 거리를 생각해보면,
지구와 여러분이 서로 뜰어당기는 힘이 얼마나 큰지
알수 있습니다.
그래서, 중력이란 무엇이죠?
모든 사물은 다른 사물들을 끌어당긴다는 겁니다.
모두요! 아, 하나 남았네요.
여러분을 궁금하게 만들려고 하는데, 그럼 중력은 왜 발생하는 걸까요?
왜 무게를 가진 두 사물은 서로를 끌어당길까요?
그 정답은 바로-
아무도 모릅니다.
중력의 발생 원인은 과학의 미제로 남아있어요.
우리는 왜 중력이 발생하는지에 대해 결론을 확실히 내리지 못했죠.
이것이 바로 과학의 위대한 미스테리 중 하나입니다.