엄청난 질량의 별이 있으면 시공간이 휘어 진다고 알고 있는데요. 질량이 없는 순수 에너지도 그 양이 엄청나면 시공간을 휘게 할 수 있나요?
빛은 중력에 영향을 받고, 엄청 난 질량의 별은 중력을 만들어내고 시공간도 휘게 한다고 알고있습니다. 그런데 순수한 에너지의 형태로 우리 은하를 다 합친 거 보다 큰 가상의 에너지의 구가 있다면 시공간을 휘게할 수 있나요?
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순수 에너지의 엄청난 양이 시공간을 휘게 할 수 있는지에 대한 질문은 일반 상대성 이론의 핵심 원리를 통해 설명될 수 있습니다. 일반 상대성 이론에 따르면, 질량뿐만 아니라 에너지도 중력장을 생성하여 시공간을 왜곡할 수 있습니다. 이 이론은 알베르트 아인슈타인(Albert Einstein)에 의해 제시되었으며, 질량-에너지 등가 원리(mass-energy equivalence)에 기초를 둡니다. 이 원리는 에너지가 질량과 동등하게 중력적 효과를 낼 수 있음을 의미하며, E = mc² (여기서 E는 에너지, m은 질량, c는 빛의 속도) 공식으로 잘 알려져 있습니다.
이러한 맥락에서, 순수 에너지로 이루어진 대규모의 에너지 구체가 있다면, 그 에너지는 중력장을 형성하여 주변의 시공간을 휘게 할 수 있습니다. 예를 들어, 광자와 같은 질량이 없는 입자들조차도 그들이 이동하는 경로에 따라 시공간의 구조를 변경할 수 있습니다. 이는 빛이 강력한 중력장 근처에서 경로가 휘어지는 현상, 즉 중력 렌징(gravitational lensing) 현상을 통해 관찰되기도 합니다.
따라서, 아인슈타인의 일반 상대성 이론은 질량 뿐만 아니라 순수 에너지가 엄청난 양으로 존재할 경우에도 시공간에 중대한 영향을 미칠 수 있음을 명확하게 예측하고 있으며, 이는 현대 물리학에서 중요한 기본 원리로 받아들여지고 있습니다.