뉴턴 식, 아인슈타인의 더 깊은 그림
뉴턴이 — 질량이 힘으로 질량을 끈다. 식이 작동했어. 뉴턴이 왜 를 거부했고. 2 세기 후 아인슈타인이 왜를 줬어 — 질량이 시공간을 굽히고; 객체가 굽은 시공간을 통한 가장 곧은 가능 경로를 따라 움직여. 사과가 떨어지는 건 지구가 끌어서가 아니야. 사과가 떨어지는 건 지구가 주변 시공간을 굽혔고, 사과가 따라갈 수 있는 가장 곧은 경로를 따라가는데 — 그게 "지구 쪽 아래" 라.
트램펄린 이미지, 조심해서
표준 이미지가 — 늘어난 고무 시트 위 무거운 공. 공이 dimple 을 만들어. 옆을 지나가는 구슬이 dimple 에 굽고. 그게 중력. 이미지가 도움되지만 살짝 오해야 — 고무 시트가 2D 인데, 진짜 시공간은 4D (공간 3, 시간 1) 거든. 더 깊은 그림이 — 일상 중력에서 시간 자체 가 공간보다 더 굽어. 떨어질 때 대부분 시간을 통해 끌리고 있는 거지, 공간이 아니라 — 굽은 시공간을 통한 worldline 이 지구 질량 쪽으로 도는 거야.
대부분 목적에 트램펄린 이미지가 OK 야; 그저 4D 실재의 2D 근사라는 걸 기억해.
뉴턴이 못 한 예측
일반 상대성 (1915) 이 뉴턴이 틀렸던 여러 구체 예측을 만들었어 —
- 수성 근일점 세차. 뉴턴 예측이 세기당 43 초각 차이. 아인슈타인이 정확. 1915 년 확인.
- 태양 옆 빛 굽음. 거대한 객체가 빛 경로를 굽혀, 빛이 굽은 시공간 안 측지선을 따라가니까. 1919 년 일식 때 확인 — 태양 옆 별 위치가 아인슈타인이 예측한 그대로 shift.
- 중력 시간 팽창. 강한 중력에서 시간이 느려 (이전 lesson). 다른 고도 원자시계로 직접 측정.
- 중력파. 가속하는 거대한 객체가 시공간 자체에 ripple 을 만들어. 1916 예측, LIGO 가 2015 년에 직접 검출 — 99 년 후.
- 블랙홀. 작은 공간에 충분한 질량을 압축하면 곡률이 무한 — 빛도 못 빠져나와. 예측됐고; 처음 이미지 (M87*) 가 2019 년에.
이 그림이 바꾸는 것
중력이 신비롭게 공간을 가로질러 닿는 힘이기를 멈춰. 기하가 돼. 질량이 시공간한테 어떻게 굽으라 알려주고; 시공간이 질량한테 어떻게 움직이라 알려줘 (John Wheeler 의 표현). 뉴턴 손에 설명되지 않은 메커니즘이었던 게 아인슈타인 손에 정확한 기하 묘사가 됐어.
일상에 뉴턴 중력이 충분히 정확해. GPS, 블랙홀, 중력파, 우주 전체엔 일반 상대성이 필요하고. 뉴턴이 아인슈타인에 의해 경계 지어졌지, 대체된 게 아니야. 같은 엔진-경계짓기 패턴이지.