5차원 시공간과 우주의 구조 (1)-12 양자중력공간 이론 논문

11. 중력과 시공간 팽창도

시공간 팽창도가 , 로 다른 공간 내부를 물체가 등속 관성 운동을 할 경우 외부 관찰자가 볼 때 그림31와 같이 의 공간에서는 의 공간에 비해 속도가 2배 증가되어 움직이게 된다.

지구의 상공에서 지표면에 가까이 갈수록 시간의 흐름이 느려진다. 모든 관성계 내의 광속은 불변함으로 지구의 지표에 가까이 갈수록 공간도 팽창되어 거리가 늘어난다. 즉, 지구의 지표에 가까이 갈수록 시공간이 팽창되는 것이다. 이와 같이 시공간이 연속적으로 팽창되어 있을 경우 그 공간 내에 소속된 물체는 스스로는 등속 관성 운동을 하고 있는 것이나 외부 관찰자 입장에서는 가속 운동을 하는 것으로 관찰되므로 중력의 특징적인 모습을 형성하게 된다(그림32).

그림33의 공간격자 모형과 같이 ‘시공간 팽창도’가 아래쪽으로 갈수록 연속적으로 증가할 경우, 빛이 위와 같이 비스듬하게 진행할 때, 빛 자체는 곧바로 달린다 하나(내부 관찰자 입장) 아래쪽으로 향한 팽창된 공간의 연속적인 배열 상태로 인해 아래쪽으로 힘이 작용하는 것과 같은 효과(중력)를 나타내어 빛은 아래로 휘어진다(외부 관찰자 입장). 이는 킵S.손의 휘어진 시공간 패러다임의 관점에서 본 것이다.

그림34의 왼쪽 그림은 별을 중심으로 한 물리적 공간을 묘사한 것이며, 오른쪽 그림은 별의 중력으로 말미암은 공간 팽창을 초공간 상에 묘사한 것이다. 오른쪽 그림과 같이 초공간 상에 묘사된 그림은 킵S.손의 휘어진 시공간 패러다임을 반영한다. 반면 왼쪽의 그림은 평평한 시공간 패러다임을 반영한다.

그림35는 시공간 팽창도 즉, 인 공간의 수축된 공간과 펼쳐진 공간의 상대적인 모습을 묘사하였다. 가운데의 회색빛 공간격자 모형은 의 기준계 공간을 묘사하였고 위쪽의 작은 공간격자 모형은 의 물리적 공간 즉, 수축된 공간의 모습을 묘사하며 아래쪽의 큰 공간격자 모형은 의 초공간 즉, 펼쳐진 공간의 모습을 묘사하였다. 이를 통하여 수축된 공간과 펼쳐진 공간의 상대적 모습을 알 수 있다.

, , 의 공간을 평평한 시공간 패러다임 즉, 수축된 공간 구조로 표현할 경우 그림36과 같다. 수축된 공간 구조란 해당 공간 구조의 외부 관찰자의 입장인 인 A기준계에서 관찰할 때 보여지는 모습이다.

그림36의 왼쪽 공간격자 모형은 인 공간을 외부관찰자의 입장으로 A기준계( )인 공간에서 묘사한 것이며, 가운데 공간격자 모형은 인 팽창된 공간을 외부관찰자의 입장으로 A기준계( )에서 묘사한 것이며 왼쪽 공간격자 모형은 인 팽창된 공간을 외부관찰자의 입장으로 A기준계( )에서 묘사한 것이다. 즉, 전체의 골격의 크기는 동일한 반면 내부 공간격자 간격을 좁게 표현함으로 시공간은 참으로 평평하나 측정하는 자가 줄어든다는 킵S.손의 평평한 시공간 패러다임을 잘 반영한다. 그림34의 왼쪽과 같은 물리적 공간에는 그림36과 같은 평평한 시공간 패러다임 즉, 수축된 공간 구조의 공간격자 모형이 적용된다.

별을 중심으로 형성되는 주변 시공간의 팽창도는 별의 지표면에 가까이 갈수록 시공간 팽창도가 증가하는 모양을 하고 있다. 이를 휘어진 시공간 패러다임으로 나타내면 그림34의 오른쪽 초공간의 모습과 같이 되며 그림35의 아래쪽의 큰 공간격자 모형과 같이 해석된다. 반면 이를 평평한 시공간 패러다임으로 나타내면 그림34의 왼쪽 물리적 공간의 모습과 같이 되며 그림37과 같이 별의 지표면에 가까이 갈수록 공간격자 모형의 격자가 조밀해지는 모양을 보인다.





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양자중력공간 이론과 빛

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