중력이란 무엇일까요? 자세히 설명해 드립니다.

중력의 정체는 과연 무엇일까요? 현대의 물리학계에서는 질량이 있는 물질이 시공간을 휘고, 질량을 가진 물체가 그 시공간의 곡류를 따라 당겨진다고 설명하고 있습니다. 
한마디로 중력은 당겨지는 힘으로, 그리고 우주의 팽창은 그 반대로 펼쳐지는 힘으로 설명하고 있습니다.

물론 그 설명이 틀린 것은 아니지만, 뭔가 핵심적인 것이 빠진 것 같이 느껴져서 보다 추가적인 설명이 필요하다고 느껴지는 것은 어쩔 수가 없습니다. 
우선 그것을 이해하기 위해서, 현재 물리학계에서 전설로 보고 있는 것을 먼저 생각해 볼게요. 

학자들의 설명을 들어보면, 물질의 질량의 원인이 된다는 픽스 입자의 발견으로 질량을 가지는 물질의 정체는 명확하게 과학적으로 검증이 되었고,
그렇게 질량을 가지는 물질과의 상호작용으로 인해 시공간이 휘어진다는 것은 중력 렌즈 효과로 인해 사실로 밝혀졌습니다. 

하지만 아직도 주류 물리학계의 우주론적 설명은 핵심적인 중력이 정확히 뭔지에 대한 것은 충분하게 설명해 주지 못하고 있습니다. 
왜냐하면 지금의 우주론적 설명으로는 봄이 없는 곰탕이나 붕어가 없는 붕어빵처럼 명칭에 대한 설득력은 있지만, 그 명칭이 가지고 있는 핵심이 빠진 것처럼 중력을 직관적으로 설명해주지 못하고 있기 때문입니다.

따라서 우리는 그것을 진지하게 논의하는 시간이 꼭 필요하다고 생각했습니다. 
그렇다면 과연 질량으로 인해 생긴 시공간의 곡률의 정체는 무엇이고, 그 곡률에 의해 생기는 중력으로 인해 떨어진다는 것은 도대체 무엇일까요? 그리고 우리는 왜 떨어지고, 우리는 왜 중력이 물체를 당긴다고 느낄까요?

실제 하지 않는 힘인 중력이 우리를 끌어당겨서 아니면 단순히 정적인 시공간의 공유로 인해 우리가 떨어지는 걸까요? 그렇다면 그 시공간의 공률의 정체는 정말 무엇일까요? 하지만 지금의 주류 학자들의 설명을 아무리 들어봐도 뭔가 찜찜하지 않나요? 왜냐하면 우리는 허물과 르메트르로 인해 우주가 저렇게 정적인 형태로 있는 게 아니란 사실을 알고 있기 때문입니다.

그렇게 공간이 팽창하고 있는 상태에서 가족과 자유낙하다 결국 갔다는 아인슈타인의 등과 원리를 생각해 봐도 뭔가 찝찝하고, 심지어 질량과 에너지는 서로 환원된다고 설명한 교회 상대성 이론으로 생각해봐도 고정된 곡률로만 비유해 주는 지금의 과학자들의 설명은 뭔가 매우 허전합니다. 

뭐랄까 핵심적인 스토리가 빠진 상태에서 3차원적인 관점에서 단순 과정만 설명하고 있는 것 같을까요?
그렇다면 과연 중력의 진짜 정체는 뭘까요? 그리고 시공간이 휘어지며 관찰되는 중력 렌즈의 진짜 실체는 무엇일까요? 우선 저의 결론부터 말하자면, 저는 중력과 시공 간의 팽창이 서로 다른 힘이 아니라고 생각합니다. 

그 둘은 원래 하나의 현상인데, 우리의 3차원적인 인식 체계에서 그것을 대척된 것으로 오해하고 있는 것은 아닐까요?
한마디로 물질의 질량이 시공간을 팽창하고 있다고 가정해보면, 중력과 시공간의 팽창이 그 안에서는 서로 중첩된 것처럼 하나의 현상이 됩니다. 

즉, 우주가 팽창하는 원인이 질량 그 자체가 되고, 중력은 그렇게 팽창하는 시공간으로 인한 하나의 현상일 수도 있겠다는 생각을 했습니다. 
물론 이것은 많은 논란이 있겠지만, 그래도 지금부터 그것을 설명해 보겠습니다.

우선 설명에 앞서서 암흑가설은 지금도 그 존재 의무에 대해 논란이 많은 가설이죠. 
현재 우리나라에서도 그것을 찾기 위해 강원도 정선 예미산 지하 1천 미터의 예미 랩이라는 것을 운영하고 있고, 세계 곳곳에 저명한 물리학자들이 지구를 넘어 우주까지 훑어보며 우주의 95퍼센트를 차지한다는 미지의 그것을 찾고 있습니다. 

그렇더라도 우선 제가 생각하듯이 중력과 팽창이 서로 중첩된 현상에 의한 것이라면, 아이 만한 아뭇땡땡이라는 개념은 필요가 없어지기 때문에, 일단 그것은 잠시 접어두고 이야기해보도록 하겠습니다.
그렇다면 중력과 팽창이 어떻게 같은 것이 될까요? 먼저 아이슈타인의 등과 원리를 생각해 볼게요. 

아인슈타인의 등과 원리를 생각해보면, 가속 상태와 자유낙하는 같은 것이고, 이것은 둘 다 상대적인 이동 상태를 뜻하며, 그리고 상대성 이론으로 보면 중력은 가속과도 같다는 설명은 인력과 상청력을 통합할 수 있는 그 기준점이 됩니다. 
그것을 기준으로 생각해 보면, 우리가 정지한 상태에서 시공간이 팽창하거나 복류를 가지며 이동을 해도 결국 같은 상태가 됩니다.

그렇게 시공간의 팽창 속도가 가속 상태와 같다면, 우리는 그것을 중력으로 느끼게 되죠. 
즉, 중력은 시공간이 팽창하며 만들어진 곡률에서 시간이 느려진 곳으로 추락하는 것과 같고, 그렇기에 중력은 실제론 당겨지는 힘이 아니라는 겁니다. 

왜 그럴까요? 여기부터는 차온에 대해서 생각을 해야 합니다.
2차원 면에서는 구의 형태가 원의 형태로 나타나죠 그리고 3차원에서는 외곽이 볼록한 표면을 가진 구의 형태로 나타납니다. 

그런데 우주의 시공간은 사차원이며, 그곳에서는 구의 형태가 중력장과 같이 점이면서 동시에 구이기도 하고, 목목하지만 볼록하기도 한 초구의 형태로 나타납니다. 
사차원 초구에 이러한 기묘한 위상적 특징을 생각해 보면, 그 안에서는 우리의 물리 법칙을 포함하면서
동시에 그것을 뛰어넘는 창의적 개념의 물리 법칙까지 일어나고 있을 가능성이 꽤 높아집니다. 

하지만 우리의 일반적인 인식 체계로는 그것을 느끼지 못하죠. 
마치 2차원의 존재가 우리에게는 당연한 높이라는 것을 인식하지 못하듯이 말입니다. 
왜냐하면 사쳐온 초구의 형태의 위상에서는 음각과 양각이 중첩된 형태가 존재할 수 있기 때문입니다.

쉽게 말해서 중력장의 형태가 그 4차원 초고와 같은 형태적 위상을 가지고 있다면, 이것은 우리의 일반적인 인식 체계를 뛰어넘어서 생각해볼 필요가 있다는 것입니다. 
그래야 그것의 실제적인 물리적 특징도 그나마 짐작이 가능해지기 때문입니다. 
그렇다면 우리가 중력에 의해 떨어지거나 당겨지는 이 현상을 그것으로 어떻게 해석해볼 수 있을까요?

이러한 상태를 초구체적 특징과 겹쳐서 생각해 보면, 그것은 마치 계속 가속, 팽창하는 공간 속으로 자유낙하하는 상태와 비슷하게 되고, 이것은 꼭 끝없이 펼쳐지며 이동하는 무빙워크 위에 있는 것과도 상당히 비슷한 상태가 됩니다. 
문제는 그러한 비상식적인 형태로 팽창하는 시공간을 우리가 인식하지 못하더라도, 실제로는 공간 자체가 초구체적 위상을 가진 곡류를 따라 팽창하며 이동하고 있는 것과 같기 때문에, 공간에 대한 위치 에너지를 보존하려는 힘이 작용하게 되고, 그것을 우리는 반성처럼 중력으로 느끼게 되는 겁니다.

이렇게 되면 물체가 가속을 하는 상태에서 시간이 늦어진다는 상대성이론에도 위배가 안 되고, 그러므로 해서 중력점에 가까울수록 시간이 늦어지는 이유도 설명이 가능해집니다. 
왜냐하면 중력점의 중심이 외곽보다 더 빠르게 가속하는 상태와 같기 때문이죠. 

그리고 이렇게 중력장이 시공간의 팽창을 직관적으로 보여주는 현상이라고 이해하게 되면, 우리를 둘러싼 시공간이
실제론 정적인 상태가 아니란 것도 알게 되고, 그것이 움직이고 있는 것이 되기 때문에, 중력의 원인도 설명이 가능해집니다. 

그리고 가까운 곳에서 우리를 둘러싼 시공간이 팽창을 하고 있다고 가정해보면, 그것에 따라 가까운 우리 주변에서 왜 엔트로키가 증가하는지도 좀 더 논리적으로 이해하기가 쉬워지고, 그리고 어떤 하나의 지점을 기준하지 않고도 각각의 천재들이 멀어지고 있는 현상까지 직관적으로 설명하기가 더 쉬워집니다.

왜냐하면 우주의 모든 천체들이 각각의 질량에 따라 우주를 팽창시키고 있는 것이 되니까요. 
그렇기에 현재 우리는 중력을 일반적으로 당겨지는 독립적인 힘으로 생각하고 있지만, 사실 중력은 관성이 이동의 부수적인 현상인 것처럼, 시공간의 팽창에 의한 공률에 따른 부수적인 현상일 수도 있다는 것입니다. 

한마디로 이 현상을 사차원 초구차의 물리적 특징으로 생각해 보면, 그런 중력장 안에서의 인력과 청력은 마치 전기력과 자기력처럼 서로 다른 힘이 아닐 수도 있다는 것입니다.
시공간의 팽창으로 인해 우리가 중력을 당기는 힘이라고 느끼는 것일 뿐, 실제론 당겨지는 힘이 아니란 것이죠. 

그리고 이것을 이해하기 위해서 가장 필요한 관점은, 우리는 저렇게 무언가가 중첩된 상태가 가능한 4차원적 위상을 가진 그것의 실체적 특징을 일반적인 것으로 인식하지 못한다는 것입니다. 
마치 갈릴레이의 저서인 조우주 체계에 대한 대화에서 표현된 배안의 사람들처럼 말입니다.

왜냐하면 우리는 우리를 둘러싼 시공간에 지속되는 운동 상태를, 그 배 안에 사람들처럼 평소에 인식할 수가 없기 때문입니다. 
단지 그것을 중력으로만 느낄 뿐이죠. 
그래서 저는 그것의 원인을 팽창하는 시공간의 넓은 관점에서 생각해 봤습니다. 

그럼 지금부터는 그것을 설명하기 위해 시공간의 곡률이 무엇이고, 그 곡률에 의해 생기는 중력이 어떻게 팽창과 통합될 수 있는지를 좀 더 집중적으로 설명해 보겠습니다.
앞서 언급했듯, 4차원 시공간의 공률은 우리의 일반적인 인식 체계를 뛰어넘은 형태로 있기 때문에, 일단 여기서는 초구채라고 하겠습니다. 

이러한 초구차는 앞서 설명한 것과 같이 점이면서 동시에 구채이고, 옹혹하면서 동시에 볼록합니다. 
정말 이상한 형태죠? 그런데 지금의 학계에서는 그것을 단순히 오목하게 설명합니다.
이것부터가 중력이 단순히 당겨지는 힘이라는 오해가 발생하는 지점이 됩니다. 

하지만 이러한 이상한 초고체의 위상적 특징은 지구에서만 일어나는 게 아니라, 마치 초고체의 마트로시카 인형에 담겨진 것처럼, 천체들이 각각의 크기에 따라 점점 큰 것에 담겨 있기 때문에, 관측 가능한 우주를 넘어 초광속으로 팽창하고 있는 비가시 우주까지도 이렇게 기묘한 초구체의 위상적 형태를 가지고 있을 수 있게 됩니다.

그렇게 되면, 아까 모든 방향의 위상이 하나로 중첩되어 있는 초 구체적 특징을 언급했듯이, 우리는 어디가 아니고 어디가 바뀐지도 구분할 수가 없게 되죠. 
그런데 이렇게 우리의 삼차원적인 인식 체계를 뛰어넘은 사차원의 위상을 보여주고 있는 중력장의 형태는 마치 삼차원과 사차원이 만나는 경계면과 비슷하고, 그것이 저러한 초공간 형태를 가지고 있다는 것은 그것이 만나는 각각의 차원 간의 물리적인 특성이 서로 교차되는 중첩 지점과도 비슷하다는 것입니다.

그 말은 결국 시간과 공간이 중첩된 사차원과 상호작용하고 있다는 것이고, 그런 상태에서 사차원과 상호작용한다는 것은 우리 인식 차원과 사차원이 맞닿아 있거나, 그 사차원적 에너지를 우리의 인식 차원으로 유입시킬 수 있는 지점이기도 하다는 뜻이 됩니다. 
다만 우리는 그것을 일반적으로 인식하지 못할 뿐이죠.

이것을 단순화하면, 각각의 중력들이 우주를 팽창시키고 있는 것이 되고, 그렇게 되면 시공간의 팽창 모델도 지금하고는 많이 달라집니다. 
지금의 팽청 모델은 시간의 변화에 따라 이렇게 종이 누워있는 형태가 되죠. 
이 모델은 우리를 기준으로 설명하기 위해 시간을 기준으로 단순화된 모델이죠. 

하지만 이 모델은 우리를 기준으로 하고 있기 때문에, 다소 팽창하는 우주의 일부만을 보여주게 됩니다.
마치 소에 뿔만 그려놓고 그것이 소라고 하는 느낌이랄까요 그런데 초고체인 중력장에서 중력과 팽창이 하나의 힘이라고 가정하게 되면, 그것을 우리가 인식할 수 있는 형태로 표현하면 대략 이런 모양의 팽창 모델이 나오게 됩니다. 
그리고 이것을 그래픽으로 표현하면 대략 이런 형태가 되죠.

이 그림에서 보이는 각각의 코로나 꼭지들이 각각의 중력점이 되고, 이것은 그것을 양각화했을 때의 모양입니다. 
하지만 앞서 설명한 대로 초고체는 양각과 음각을 모두 가지고 있는 형태이기 때문에, 이것이 반대로 그려진 음각의 형태도 가질 수 있습니다. 
한마디로 에너지의 흐름이 안과 밖을 모두 동시에 가지는 형태가 될 수 있다는 것입니다. 

그것을 우리에게 직관적으로 보여주는 게 블랙홀이죠.
그런데 우리는 왜 블랙홀이 뭐든지 빨아들이는 것처럼 보일까요? 심지어 귀도 사건의 지평선을 넘으면 빠져나오질 못하니까 말입니다. 
그것은 어떤 상태가 중첩되지 않은 우리의 관점에서 보면 그렇게 보일 수 있습니다. 

그렇지만 실제로 블랙홀에선 상상을 초월하는 속도로 시공간이 빛보다 빠르게 팽창을 하고 있는 것과 같기 때문에, 블랙홀로 빠진 물질은 느려진 시공간 쪽에 붙잡힌 것과 비슷한 상태가 됩니다.
그것을 우리가 인식할 수 있게 표현하면 이것으로 표현할 수 있습니다. 

달이 지구 표면으로 떨어지지 않는 이유를 알고 계시죠? 지구의 표면이 다리 밑으로 계속 확장되면서 원을 그리게 되는 형태로 보여주잖아요. 
이 개념을 엄청난 질량을 가진 물질로 인해 빛보다 빠른 속도로 시공간이 팽창하고 있는 초구채로 가져가게 되면, 마찬가지로 거기서 빠져나오지 못하게 됩니다. 

왜냐하면 시공간이 초구체적 위상에 따라 빛의 속도보다 빠르게 팽창하게 되면서, 그 시공간의 시간은 느려지게 되고, 그것을 중심으로 바깥쪽은 시간이 빨라지기 때문이죠.
한마디로 떨어지는 물질은 그것을 기준으로 자기 바깥쪽 공률의 시간이 빨라지면서 그것이 멀어지고 있다고 느끼게 될 겁니다. 

이게 뭘 의미할까요? 우리가 생각하듯 그냥 단순히 당겨지며 떨어지는 걸까요? 그러니까 이것을 쉽게 표현하면, 초구체적 위상에서는 정지한 당신을 중심으로 시공간이 가속 팽창을 하고 있다고 해도 결국 같다는 겁니다.
이 초구체의 이상한 이런 특징은 우리가 오래된 우주라고 부르는 그것에도 적용이 됩니다. 

개가 멀어지는지, 우리가 멀어지는지 알 수가 없게 되죠. 
그리고 우리는 시공간의 팽창을 단순히 양각으로만 생각하기 때문에 그것을 오해하고 있는 거라고 생각합니다. 
그렇다면 이 현상을 우리가 이해하기 쉽게 지구로 가져와 볼게요. 

지금부터는 지구의 곡률에서 벌어지는 중력 가속도인 일치로 설명해 볼게요.
지구의 중력은 아까 말한 대로 시공간이 일주일 속도로 팽창하고 있다고 가정해 볼게요. 
그러면 움직이는 것은 지구가 아니고, 지구를 둘러싼 중력장 안에서 시공간 자체가 일주의 속도로 가속 팽창하고 있는 것과 비슷하게 됩니다. 

그것을 이해할 수 있는 실험으로 설명하면, 가장 대표적인 것이 바로 자유나 카시럼입니다.
이 실험은 진공의 상태에서 무게가 다른 두 물체를 동시에 떨어뜨렸을 때, 두 물체의 무게가 완전히 다르더라도 같은 속도로 떨어지는 것을 확인할 수 있는 실험입니다. 

우리가 이 실험으로 알 수 있는 것은, 중력의 자유낙하 속도가 시공간이 가석 상태와도 같다는 것을 직관적으로 이해할 수 있게 합니다. 
왜냐하면, 마찰력이 없는 진공 상태에서는, 무게가 다른 두 물체 사이에서 위치에 넣지 말고는 작용한 게 없다는 말이 되기 때문입니다. 

이것은 마치 물체는 가만히 있어도 밑으로 내려가는 무빙워크를 타고 내려가는 것과 비슷합니다.
이렇게 물체가 팽창하는 시공간 중 한 지점에 고정되는 이 현상은, 시공간 자체가 팽창하거나 움직이고 있다는 것 말고는 달리 설명할 수가 없습니다. 

그렇기에 무게라는 것은 각각의 질량에 따른 시공간의 위치 에너지의 변화량이지, 다른 게 아니란 말이 되죠. 
그렇기 때문에 그것은 위치 에너지를 보존하려는 힘인 관성력과 같은 것이 되고, 그렇기 때문에 중력과 팽창은 서로 다른 게 아니라는 뜻이 됩니다.

그러면 우리가 사는 지구 안에서 중력의 정체가 시공간의 팽창이라는 것을 또 어떻게 생각해 볼 수 있을까요? 중력 탈출 속도라는 것을 들어보셨죠? 그러면 이건 어떤 상태일까요? 이것은 팽창하는 시공간을 거슬러 올라가는 것과 비슷하게 됩니다. 

이것을 이해하기 쉽게 설명하면, 지구의 중심점으로 떨어지는 물체는 팽창하는 무빙워크에 서 있는 것과 비슷하다고 했듯이, 그것과 반대로 중력 탈출 속도는 그 팽창 속도를 거꾸로 거슬러 올라가는 것과 비슷하게 됩니다.
마치 여러분이 러닝 머시니에서 뛰거나, 무빙 워크의 속도보다 빨리 거꾸로 가듯이 말입니다. 
아마도 저의 생각을 여기까지 들으신 분들이라면 아까부터 궁금했을 겁니다. 

팽창하는 시공간의 에너지는 도대체 어디로 가는가라는 의문 말이죠. 
왜냐면, 우리에게는 분명히 더 넓어지지도 않고, 어디론가 순간 이동하지도, 중력 가속도가 더 커지지도 않고 있으니 말입니다. 
그것은 사차원 초 구체의 이상한 이상적 특징을 다시 생각해야 합니다.

아까 말한 것처럼, 초구체 유상은 양각과 음각을 동시에 가지고 있고, 그것은 우리의 인식 체계로는 느낄 수 없는 사체온과의 경계면과 비슷하다고 했듯이, 각각의 천체가 가진 질량의 크기에 따라 에너지가 접촉하고 있는 범위가 달라지는데요 한마디로 그것은 질량의 크기에 따라 다양한 시공간과 상호작용을 하고 있다는 뜻이 되죠. 

우리의 관점으로 보면, 어떤 것은 우리와 가까운 시공간일 수도 있고, 또 어떤 것은 그 공류의 에너지가 더 먼 곳과 맞닿을 수도 있고 말입니다.
그렇게 되면 그 시 공간과 에너지 환원이 발생할 수가 있죠. 
이것은 마치 여러 기업의 메비우스의 띠가 서로 마구 정신 없이 연결된 것과 비슷해집니다. 

그리고 그 현상을 우리가 생각할 수 있는 것으로 보면, 그것은 마치 양자도약이나 양자 힘처럼 일어나기 때문에, 그 힘의 유입이나 수용되는 에너지의 위치나 범위를 지금의 인식 체계로는 도무지 알 수가 없게 됩니다. 
왜냐하면 시공간의 에너지가 맞다는 도달 범위가 각각의 질량에 따라 달라지기도 하고,

그 위치를 추정할 수 있는 값이 원조율처럼 무한대에 가까워지니까요. 
그리고 그렇게 환원된 에너지는 이것과 비슷하게 섞이며, 팽창하는 시공간과 상호작용을 하는 거죠. 
이것은 호수로 떨어지는 수많은 빗방울입니다. 

그 에너지는 이것과 같이 빗방울이 호수로 떨어지는 위치는 있지만, 그것이 넓은 호수로 떨어지고 나면 각각의 크기에 따라 호수의 함수량은 늘렸어도,
그것이 호수 그 자체가 되었기 때문에, 그것의 개별적인 위치는 알 수 없게 되는 것과 비슷해질 겁니다. 
이렇게 이해하게 되면, 다속 팽창하는 시공간을 이해시키기 위해 팽창하는 풍선으로 보여주는 것도 이해하기가 좀 더 쉬워집니다. 
왜냐하면 팽창 지점이 하나가 아니니까요.