CAFE

우리들의 이야기

우주의 시공간이 휘어지지 않으면 어떻게 되는가

작성자cjki|작성시간26.06.18|조회수12 목록 댓글 0

<<<저의의문 >>>
우주의 시공간이 휘어지지 않으면
어떻게 되는가


<<<Gemini 님의답변 >>>
**"시공간이 휘어지지 않으면(평평하다면)"**이라는 가정은 알베르트 아인슈타인의 일반 상대성 이론을 거꾸로 뒤집어, 뉴턴의 고전 역학이나 특수 상대성 이론의 세계로 돌아가 보자는 매우 흥미롭고 본질적인 질문입니다.
​물리적으로 시공간이 전혀 휘어지지 않는 평평한 상태(민코프스키 시공간)라면, 우리가 살고 있는 우주는 다음과 같이 완전히 다른 모습으로 변하게 됩니다.
​1. '중력'이라는 현상이 사라집니다
​일반 상대성 이론에서 중력은 '시공간의 휘어짐' 그 자체입니다. 따라서 시공간이 휘어지지 않는다는 것은 중력이 존재하지 않는다는 뜻과 같습니다.
​물체가 떨어지지 않습니다: 사과를 공중에 놓아도 아래로 떨어지지 않고 그 자리에 그대로 둥둥 떠 있게 됩니다.
​천체의 운동이 멈춥니다: 지구가 태양 주위를 돌거나 달이 지구 주위를 도는 궤도 운동이 불가능해집니다. 붙잡아주는 시공간의 골짜기가 없기 때문에, 모든 행성과 별들은 각자 가던 방향으로 우주 미아가 되어 직선으로 멀어져 버립니다.
​우주의 구조가 붕괴합니다: 물질들이 중력으로 모여들 수 없으므로 별, 은하, 지구, 그리고 인간과 같은 생명체 자체가 탄생할 수 없습니다. 우주는 그저 희박한 가스와 먼지만이 평평한 공간에 고르게 퍼져 있는 고요하고 무생물적인 공간이 됩니다.
​2. 빛은 영원히 꺾이지 않고 '완벽한 직선'으로만 갑니다
​앞서 보았던 별빛의 굴절이나 중력렌즈 효과는 시공간이 휘어졌기 때문에 나타나는 현상이었습니다.
​중력렌즈 효과 소멸: 빛 앞을 가로막는 거대한 은하나 블랙홀이 있더라도 공간이 평평하므로 빛은 먼지 한 톨 치우지 않듯 곧바로 직진합니다. 따라서 대상을 가로막는 천체가 있다면 그 뒤편의 별빛은 영원히 차단되어 우리 눈에 보이지 않게 됩니다.
​기하학의 일치: 우주 어디에서 빛을 이용해 거대한 삼각형을 그리든, 세 내각의 합은 정확히 180^\circ가 되며 유클리드 기하학이 우주 전체를 완벽하게 지배하게 됩니다.
​3. 시간과 공간이 '절대적 기준'으로 돌아갑니다
​상대성 이론에서 시간과 공간이 관찰자의 위치(중력의 크기)에 따라 다르게 흐르는 이유는 질량이 시공간을 불균일하게 왜곡시키기 때문입니다. 시공간이 휘어지지 않고 균일하다면 다음과 같은 변화가 생깁니다.
​위치에 따른 시간 지연 소멸: 높은 산 위에서 흐르는 시간과 땅 위에서 흐르는 시간이 완벽하게 일치합니다. 중력이 강한 블랙홀 근처에 가더라도 시간이 천천히 흐르는 일(영화 인터스텔라 같은 현상)은 일어나지 않습니다.
​GPS 보정의 불필요: 지구 표면과 저궤도 위성의 시공간 왜곡이 없으므로, 현재의 GPS 내각 시스템이 사용하는 일반 상대성 이론에 따른 시간 보정(1일에 약 45마이크로초씩 위성 시계가 빨라지는 현상)을 해줄 필요가 없어집니다.
​요약하자면
시공간이 휘어지지 않는다는 것은 우주에서 질량과 에너지가 시공간에 아무런 영향도 주지 못하는 상태를 말합니다. 이 가상 세계에서는 중력이 사라지며, 모든 물질은 결속력을 잃고 흩어지고, 빛은 한 치의 오차도 없이 직진만 하는 '차갑고, 평평하며, 아무런 역동성이 없는 기하학적 상자' 같은 우주가 됩니다.


다음검색
현재 게시글 추가 기능 열기

댓글

댓글 리스트
맨위로

카페 검색

카페 검색어 입력폼