중력
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중력(重力, gravity, gravitation)은 질량을 가진 물질들 사이에 서로 당기는 힘이다. 현재 알려진 자연계의 네 가지 힘 중 하나이다.
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[편집] 고전 물리학에서의 중력 - 뉴턴의 중력 이론
- 이 부분의 본문은 만유인력의 법칙입니다.
뉴턴의 중력 이론은 다음과 같다. 각각 질량 m1과 m2를 띠는 두 물체(r2 = r x r)가 있을 때
질량 m2로부터 거리 r만큼 떨어진 질량 m1에 의한 인력으로 인하여 m2에 나타나는 가속도는 두 물체 사이에 작용하는 힘 F를 m2로 나누어 주면 되고, 이 때 m1을 지구의 질량 M, r을 지구의 반경 R 로 바꾸면 가속도는 지구의 인력에 의한 중력가속도(중력) g가 된다.
여기서 G는 중력상수다. 뉴턴은 《프린키피아》에 이와같은 중력 이론을 소개했다. 이는 천체의 운동과 지표면의 낙하 운동을 통합한, 통일 이론이다. 이는 케플러의 제3법칙을 설명할 수 있는 이론이다.
만유인력 에너지는 중력 위치 에너지의 확장형으로서 만유인력으로 인하여 가지는 에너지를 말하는데,
- W = Fs 을 기초로 적분을 이용하여
로 표현할 수 있다.
이 때 붙는 (-) 기호는 두 가지 설명이 가능한데
하나는 무한원을 원점으로 삼아 내려오는 것이기 때문에 그렇다는 것과, (위의 만유인력 에너지 식에서 r에 무한대를 대입하면 값은 0이 된다.) - 개념적 설명
무한대에서 지표로 적분하였기 때문에 (-) 가 추가되었다는 것이다. - 수학적 설명
[편집] 현대 물리학에서의 중력 - 아인슈타인의 일반 상대론
현대 물리학에서의 중력은 아인슈타인의 일반 상대론으로 기술된다. 이는 관성 질량과 중력 질량이 같다는 관찰인 등가 원리에서 출발한다.
자세한 사항은 일반 상대론 항목을 참조하시오. -
[편집] 양자 중력을 향하여
현대 물리학의 대표적인 업적 중 양자 마당 이론은 힘을 매개하는 입자를 상정한다. 중력은 스핀값이 2인 중력자에 의해 매개되는 것으로 생각한다. 중력자는 길이 또는 공간의 기하학적인 성질을 나타내는 메트릭 텐서에 의해 기술된다. 스핀값이 짝수인 입자는 언제나 당기는 힘을 매개한다. 그러나 이러한 중력자를 기술하는 양자화된 이론은 완성되지 않았다. 많은 물리학자들은 끈이론이 양자 중력을 기술할 중요 후보라고 보고 있다.
[편집] 같이 보기
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