일반상대론 개론
알버트 아인슈타인의 중력론에 대한 비기술적 소개 / From Wikipedia, the free encyclopedia
일반상대론 개론(一般相對論 槪論, 영어: introduction to general relativity)은 알베르트 아인슈타인, 마르셀 그로스만, 다비트 힐베르트 등이 1907년에서 1915년 사이에 고안한 중력에 대한 이론이다. 질량을 가진 존재들 사이에 관찰되는 중력에 의한 현상은 그 존재의 질량이 시공간을 왜곡(warping)시키고, 중력의 영향만 받는 입자(자유낙하 하는 입자)는 그 구부러진 시공간을 따라 움직이기 때문에 발생한다는 것이 일반 상대론의 골자이다. 본 문서는 어려운 수식이나 전문적 내용 없이 일반상대론의 핵심만을 정성적으로 전달하는 것을 그 목표로 서술된다.
20세기 초 이전까지는 뉴턴의 만유인력 법칙이 200년 이상 질량 사이의 중력을 설명하는 타당한 이론으로서 받아들여 졌다. 뉴턴의 모형에서는 중력은 질량을 가진 물체들 사이에 발생하는 인력이라고 설명한다. 뉴턴 역시 중력의 밝혀지지 않은 성질로 인해 고민했지만, 그래도 이 고전적 골조는 물체의 운동을 매우 성공적으로 설명할 수 있었다. 뉴턴의 법칙으로는 설명되지 않는 몇 가지 변칙들, 예컨대 수성 궤도의 오차 문제 등에 아인슈타인의 이론이 효과적으로 적용될 수 있음이 밝혀져 일반상대론은 널리 받아들여 지게 되었다. 또한 일반상대론은 중력파, 중력렌즈, 중력시간지연 같은 새로운 중력의 영향을 예측해냈으며, 이들 예측 중 다수는 실험과 관찰을 통해 사실로 검증되었다. 가장 최근에 일반상대론의 예측이 검증된 사례는 중력파 관측이다.
일반상대론은 근대 천체물리학에 필수적인 도구이다. 일반상대론은 블랙홀에 대한 오늘날의 이해의 토대를 형성하며, 우주론의 대폭발 모형의 뼈대에도 일반상대론이 포함되어 있다. 일반상대론은 단순히 중력의 상대적 이론이 아니며, 현재까지 실험 데이터와 일치하는 가장 단순한 이론이기도 하다. 21세기에 블랙홀이 관측되면서 2020년 수리 물리학자 로저 펜로즈 외 2인이 노벨 물리학 상을 받았다. 그럼에도 불구하고 일반상대론 역시 여러 가지 해결되지 못한 질문의 도전을 받고 있다. 그 중 가장 근본적인 도전은 일반상대론을 양자역학과 결합시켜 그 자체로 일관적인 양자중력 이론을 만들어내는 것이다.