아인슈타인 박사에겐 두 손 들었다!!

    우주론만큼 재미있는 것도 없다

  호킹 박사가 쓴 책 "호킹, 우주를 말하다"에 자극되어 우주론이 대단한 주목을 끌고 
있다. 박사가 주장한 것은 우리 세계는 어떻게 생성되었고 앞으로 어떤 종말을 
맞이할까라는 근원적인 수수께끼 였는데, 그것이 우리가 막연하게 갖고 있던 '우리는 
어디서 와서 어디로 가는 것일까?'라는 의문에 대한 답을 얻을 수 있는 가능성을 지니고 
있기 때문에 우리로 하여금 폭넓은 흥미를 자아내게 하고 있다. 이론 그 자체는 매우 
어렵지만 꼭 알고 싶은 수수께끼의 하나이다.
  우리들의 우주가 어떠한 구조로 되어 있는가는 금세기 초에 등장한 아인슈타인에 의해 
규명되어 왔는데, 만능이라고 여겨졌던 아인슈타인의 이론으로도 풀지 못한 수수께끼가 
하나 있었다. 그것이 '우주의 기원(종말)'으로서, 불과 10년 전만 해도 과학의 힘으로도 
풀 수 없고 신만이 아는 특별한 일이었다.
  그것이 호킹 박사를 비롯한 몇몇 과학자들의 새로운 이론에 의해 해명되어 가고 있다.
  지금부터 그 우주론에 대한 이야기를 몇 가지 열거해 볼까 한다.

    우주에 있는 별의 수는 1천억의 1천억 배?

  은하수를 가리키면서 꼬마가 아빠에게 묻고 있다.
  "아빠, 우주에는 별이 몇 개나 있어요?"
  "별의 수만큼 있지."
  "?"
  우리들의 우주는 은하라 불리는 별의 대집단으로 이루어져 있는데, 그 은하는 약 
1천억 개의 별로 형성되어 잇다. 그리고 그런 별의 대집단인 은하가 우주에는 1천억 개 
이상이 있다고 추측되므로, 우주 전체의 별의 수는 1천억의 1천억 배 이상이 된다는 
것이다. 정신이 아찔할 만큼 엄청난 숫자이다.
  우리가 육안으로 볼 수 있는 것은 그 중 가까이에 있는 극히 한정된 별뿐인데, 그 
수는 약 3천 개라고 한다. 물론 그 별들은 우리가 살고 있는 은하계 내의 별들이다.

    우주공간의 별의 혼잡도는 '태평양에 수박 3개' 정도

  정신이 아찔해질 정도로 많은 별이 있다면 별끼리 서로 충돌하거나, 스쳐 지나가는 
일이 많을 것으로 생각된다. 그러나 그것은 우리의 감각을 기준삼아 생각하니까 그런 
것이지 실지로는 그렇지 않다.
  영국의 유명한 천문학자 진즈는 우주공간에 있는 별의 혼잡도를 '유럽 대륙의 개미 
3마리'라는 비유로 표현했는데, 그것을 동양권에 적용시키면 '태평양에 수박 3개'가 될 
것이다. 맑게 갠 여름밤에 은하수를 바라보면 별들이 모래알을 뿌려 놓은 듯이 반짝이고 
있지만, 실지로는 드문드문 산재해 있다는 것이다. 바꾸어 말하면 우주는 그만큼 넓다는 
것이다.
  그것은 우리들의 가장 가까이에 있는 별조차도 4.3광년이나 멀리 떨어져 있다고 
한다면 실감이 날지 모르겠다. 4.3광년이라면 광속(초속 30만 km)으로 달려 4.3년이나 
걸리는 거리이다.

    우주가 고요하게 펼쳐져 있다는 표현은 잘못

  금세기 전반 1920년대까지는 우주를 고요하게 펼쳐져 있는 세계라고 생각해 왔다. 
우주론의 아버지라 일컬어지는 아인슈타인이 1917년에 발표한 우주 모델도 '정적인 
우주'였던 것이다.
  그런데 1929년에 미국의 허블(Hubble;1889__1953)이 우주의 팽창을 발견하였고, 이것을 
경계로 우주론이 일변하였다. 즉, 우주에서는 모든 것이 격렬하게 움직이고 있고, 우주 
스스로도 움직이고 있다는 '동적인 우주'로 바뀐 것이다.
  비근한 예로, 먼저 우리 지구는 적도 부분에서 매초 0.5km(시속 1,800km)로 자전하고 
있고, 자전하면서 태양 주위를 초속 29.8km라는 맹렬한 속도로 공전하고 있다. 또 달은 
자전하면서 지구 주위를 돌고 있고, 태양도 자전하면서 태양계를 이끌고 헤라클레스 좌 
방향으로 초속 20km로 움직이고 있다. 물론 은하계 내의 1천억 개의 별도 태양과 
마찬가지로 움직이고 있다. 그리고 은하계도 1천억 개의 별을 이끌고 우주의 팽창에 
따라 격렬하게 움직이고 있는 것이다. 다른 은하계도 마찬가지로 움직이고 있다.

    별은 하늘에 설치된 핵융합 장치이다

  어떠한 에너지원이라도 계속 빛을 발하면(연소하면) 반드시 언젠가는 소멸되어 
버리지만, 별은 유구한 세월부터 계속 빛나고 있다. 이것은 오랫동안 수수께끼로 남아 
왔는데, 현재 그것이 핵융합 반응에 따른 것으로 알려졌다. 별은 하늘에 있는 거대한 
핵융합 장치였던 것이다.
  별을 구성하고 있는 물질은 거의가 수소인데, 이 수소가 4개 모여서 1개의 헬륨이 
되는 과정이 핵융합이다. 이때 약간의 물질이 소실되면서 에너지로 전화하는데, 그 
에너지가 별빛을 내는 것이다.
  물질이 에너지를 가지고 있다고 증명한 것이 아인슈타인의 특수 상대성 이론인데, 
그것은 현재 E=mc2이라는 등식으로 널리 알려져 있다.
  아인슈타인은 별의 비밀을 해명하는 데에도 크나큰 공적을 남기고 있다.

    태양이나 별이 영원토록 빛나지는 않는다

  태양이 핵융합으로 빛을 내는 항성의 하나라는 것은 잘 알려진 사실이지만, 아무리 
핵융합이라 하더라도 영원히 빛나지는 않는다.
  항성진화론에 따르면 태양의 수명은 약 100억 년으로 추산되고 있다. 탄생해서 이미 
50억 년이 경과되었으므로, 앞으로 50억 년이면 연소해서 소멸되고 말 것이다.
  핵융합으로 별 중심부에는 불탄 찌꺼기인 헬륨이 계속 축적되어 심지가 형성되고, 그 
심지가 커지면 중심부가 따뜻해지면서 온도가 상승한다.
  그렇게 되면, 별은 초거성이 되어 더한층 밝게 빛나면서 노년기에서 종말기로 
이행되어 간다.
  태양이 이 단계로 접어들면 지구 궤도를 삼켜 버릴 만큼의 크기가 되므로 지구는 
녹아서 소멸되고 만다.
  다시 말하면, 앞으로 50억 년이 지나면 태양계는 완전히 소멸되고 만다.

    별은 계속해서 세대교체를 한다

  별에도 수명이 있으므로 그러면 별의 수가 줄어들 것이 아닌가 하고 생각하겠지만 
그런 걱정은 할 필요가 없다. 사멸하는 별이 있는가 하면 한편으로 새로 탄생하는 별도 
있기 때문이다. 이처럼 우주에서는 끊임없이 세대교체가 이루어지고 있다.
  광활하게 펼쳐진 우주공간에는 성간물질이라는 '우주먼지'가 떠돌고 있다.
  우주먼지에는 밀도가 높은 곳과 낮은 곳이 있다. 높은 부분은 주위에 강한 인력을 
작용하여 먼지를 자꾸만 끌어당기고, 더욱 높아지면 더한층 강한 인력으로 더 많은 
먼지를 끌고 모은다.
  이렇게 해서 먼지가 집합되고, 어느 정도의 크기가 되면 온도가 상승하고 핵융합 
과정이 시작되는 것이다. 이 순간이 바로 새로운 별의 탄생이다.

    초신성, 신성은 새롭게 탄생한 별이 아니다

  초신성, 신성이라는 말을 들은 적이 있으리라 생각되는데, 이것은 '신'이라는 글자가 
들어가 있는데도 새롭게 탄생한 별이 아니라 사멸하는 별을 가리키는 말이다. 어째서 
사멸하는 별을 이렇게 부르느냐 하면, 태양의 10배 이상이나 되는 거대한 별이 사멸하기 
전에는 더욱더 밝게 빛나는 시기가 있는데, 그런 사정을 잘 몰랐던 옛날 사람들에게는 
그것이 새로운 별의 탄생으로 보였기 때문이다.
  초신성의 폭발은 400년에 한 번 볼 수 있을까 말까 한 희귀한 현상인데, 최근 
마젤란운이 그렇게 빛날 때 모두가 놀라워했다. 유감스럽게도 마젤란운은 남반부에서만 
볼 수 있는 천체이므로 우리는 목격할 수 없었지만, 만일 목격한 사람이 있다면 400년에 
한 번이라는 매우 희귀한 '천문 쇼'를 본 셈이다.

    아인슈타인을 모르고는 우주론을 얘기할 수 없다

  지금까지의 이야기는 우주론에 대한 워밍업에 해당한다. 우주는 우리의 상상 이상으로 
크다는 것과 영원히 빛나리라고 믿어 왔던 별에도 탄생과 죽음이 있다는 것을 
알았으리라 생각한다.
  지금부터 진짜로 우주론에 대한 공부를 해나가겠는데, 그러기 위해서는 먼저 우주론의 
아버지인 아인슈타인 박사에 대한 것을 알고 있어야 한다.
  박사는 1879년 3월 14일, 독일의 뭔헨 근교에 있는 울름이라는 도시에서 태어났다. 
수학 공부를 아주 잘하는 소년이었는데, 고교 시절에 이미 당시의 물리학에서 문제가 
되어 있던 '빛의 기묘한 성질'에 대해 자기 나름대로 연구를 하고 있었다고 한다.
  그렇기는 해도 이른바 수재 타입은 아니어서 생물이나 영어는 전혀 못했고, 
무엇보다도 싫어하던 것은 규율이었으며, 특히 군대의 행진이었다고 한다. 유태인이었기 
때문에 유럽에서는 음으로 양으로 많은 박해를 받고 있었다. 그래서 학교 선생이 되려고 
했던 희망을 이루지 못하고 대학을 졸업한 후에 스위스의 특허국에 취직하게 된다.

    공간이 축소되고, 시간이 천천히 진행한다는 이론

  1905년, 아인슈타인 박사는 먼저 특수상대성 이론을 주장하면서 물리학계에 모습을 
드러냈다. 오늘날 "동시는 동시가 아니다" "공간이 축소되고, 시간이 천천히 
진행한다"라는 구절로 알려져 있는 이론인데, 이것은 시간, 공간에 대한 혁명을 내포하고 
있어, 발표 당시 이해할 수 있었던 사람은 전세계에서 10명 내외였다는 에피소드가 남아 
있을 정도이다. 그렇지만 에피소드는 과장된 이야기가 많을 것이고, 실지로는 당시 
물리학의 최첨단을 걷는 연구가들은 발표된 순간에 이 이론의 중요성을 인지했으리라 
생각된다.
  오늘날에 와서 특수상대론이 예언한 "동시는 동시가 아니다" "공간이 축소되고, 시간이 
천천히 진행한다"라는 것은 모두 실험으로 확인되고 있다. 그러한 사실이 현실적으로 
일어나고 있는 것이다.

    상대적이란 절대적이 아니라는 뜻이다

  아인슈타인의 이론을 상대론이라고도 하는데, '상대적'이란 어떤 것인가?
  상대적인 반대는 절대적이다. 먼저 그쪽부터 검토해 보자.
  우리 상식으로는 하늘은 '절대' 위에 있고, 땅은 '절대' 아래에 있다. 이것은 절대적이란 
것인데, 정말로 하늘은 위이고 땅은 아래일까? 시야를 넓혀 지구 규모로 생각해 보자.
  우리나라의 정반대쪽은 우루과이의 몬테비데오라고 하는데, 그곳에 사는 사람들에게 
우리가 가리키고 있는 위쪽이 정말 '위'인가 아닌가를 물어 보자. 그러면 뻔한 일이지만 
'아래'라고 대답할 것이다. 즉, 같은 방향이 우리나라 사람들에게는 위이고, 우루과이 
사람들에게는 아래인 것이다. 이것은 곧 위이니 아래니 해본들 절대적일 수는 없다는 
것이다.
  어떤 사람에게는 시간이 정상적으로 진행되고 있어도, 다른 어떤 사람에게는 느리게 
진행된다.
  우리들 우주에서는 그러한 일이 일어나고 있다는 것을 아인슈타인 박사가 먼저 
지적하였다.

    시간이 천천히 진행되면 기묘한 일이 생긴다

  아인슈타인의 이론에 따르면, 광속에 가까운 속도로 우주여행을 하고 온 사람의 
시계는 천천히 진행되므로 지구상에 남아 있던 사람보다 나이를 천천히 먹는다. 그러면 
여기서 20세가 된 쌍둥이 형제 A와 B를 실험대에 올려 놓고 확인해 보자.
  A는 지구에 남고 B는 준광속 로켓으로 우주여행을 떠난다. B가 1년 후에 지구로 
돌아와 보니 지구상에서는 이미 7년이 경과되어, A는 B보다 6년 연상이 되어 있는 
것이다. 이런 기묘한 일이 실지로 일어난다. 신체검사를 해보면 확실히 A쪽이 6년 
정도의 육체적 노화가 진행되어 있었다. 즉, 사람은 그 사람의 시계에 대응해서 나이를 
먹어 가므로, 천천히 진행하는 시계를 가진 사람은 천천히 나이를 먹게 되는 것이다. 
시계가 느리게 진행되는 비율은 우주선이 광석의 절반이 되면 1.15배, 99%일 때 7.09배, 
더욱 빨라지면 점점 느려지고, 광속에 이르면 무한, 즉 그 시계의 시간은 동결되어 
버린다고 아인슈타인은 예언하고 있다.

    시간이 천천히 진행된다는 사실은 확인되고 있다

  정말로 시간이 느리게 진행하는지 아닌지는 정밀한 시계를 고속으로 나는 제트기에 
실어 측정하면 쉽게 확인할 수 있다. 하지만 이 효과가 확실하게 나타나는 것은 광속에 
접근된 경우이므로, 제트기 정도의 속도로 눈에 띄는 변화는 아무것도 일어나지 않는다. 
그러나 아주 정밀한 원자시계를 이용하면 측정이 가능하다. 측정한 결과는 어떤 
것이었을까?
  아인슈타인의 예언대로 제트기의 시계는 느리게 진행되고 있었다. 이 사실을 
상대론적으로 말한다면, 모든 사람(사물)은 그 사람의 시간에 따라 살아가고 있다는 
것이다. A씨가 현재 7시라고 말한 것은 A씨의 시계가 그렇다는 것이고, B씨의 시계는 
불과 얼마 차이는 없다 하더라도 7시는 아닌 것이다. 이처럼 절대적인 시간은 어디에도 
없으므로, 동시니 어떠니 해본들 그것이 정확하지 않다는 것을 알 수 있다. 동시는 
동시가 아니다, 엄밀히 말하면 그렇게 되는 것이다.

    준광속 로켓 속에서는 공간이 축소되어 있다

  아인슈타인 이론에 따르면, 로켓이 광속에 가까워지게 되면 시간의 진행이 느려질 
뿐만 아니라 공간이 축소되고, 질량이 자꾸만 증가된다고 예언하고 있다. 이것도 정밀한 
측정기를 사용하여 조사하면 곧 알 수 있는 사실이다. 그 결과는 아인슈타인이 예언한 
그대로였다.
  만일 장래에 아득히 먼 우주까지 정확하게 관측할 수 있는 망원경이 개발된다면, 그때 
준광속으로 비행하고 있는 우주선을 관측할 수 있는데, 아주 기묘한 광경을 볼 수 있게 
된다. 즉, 아인슈타인의 이론에서 예언했듯이 그 우주선은 납작하게 축소되어 있을 
것이다. 모든 물체가 축소되어 보인다.
  그렇다면 그 우주선의 승무원은 납작하게 짓눌려져 기분이 나빠지지나 않을까? 그것은 
조금도 걱정할 것 없다. 승무원 자신은 납작해지거나 억눌려 있는 것이 아니고 극히 
정상적이다. 다만 지구에서 보아 납작하게 축소되어 보일 뿐이다. 즉, 상대론이니까 보는 
입장에 따라 다르게 보여도 문제될 것은 없다고 아인슈타인이 예언한 것이다.

  빛은 '항상 광속'으로 진행한다

  시간의 진행이 느려지고, 공간이 축소한다는 기묘한 일이 어떻게 일어날까. 실은 
여기까지 이야기해 온 내용은 아인슈타인 이론이 기술한 '광속 불변의 원리'에 근거를 둔 
것이므로, 이것을 이해하지 않고는 그 원인을 정확히 이해할 수 없다. 아인슈타인 이론에 
따르면, 빛은 '항상 광속'으로 진행한다고 기술되어 있다. 이것은 얼핏 생각하기에 당연한 
일이 것 같으나 다음과 같은 사실을 생각하면 기묘하다고 생각된다.
  가령 지금 시속 1,800KM로 비행하고 있는 콩고드(영국과 프랑스의 합작 초음속 
여객기)에서 앞쪽으로 빛을 발사하고 그 속도를 기내에서 측정하면, 우리의 상식으로는 
'빛 본래의 속도__콩고드의 속도'가 되어야 할 것이다. 이와 마찬가지로 뒤쪽으로 
발사하면 '빛 본래의 속도@m+@e콩고드의 속도'가 되어야 한다. 그런데 실지로 측정해 
보면, 빛의 속도는 그 어느 경우도 '빛 본래의 속도'였을 뿐 콩고드의 속도를 더하거나 
뺀 수치가 아니다. 이것이 곧 '광속 불변의 원리'이다.

    '광속 불변의 원리'는 우리들의 상식을 무너뜨렸다

  앞의 사항을 좀더 상세하게 설명하면, 가령 시속 30km로 흐르는 강이 있다고 하자. 그 
강을 시속 50km인 모터보트로 내려가면, 강언덕에 보는 사람에게는 
50km@m+@e30km@m=@e80km 즉, 시속 80km의 고속으로 보트가 달리는 것이 된다. 
반대로, 거슬러올라갈 때는 50km@m-@e30km@m=@e20km이므로 시속 20km로 
느릿느릿 나아간다.
  이처럼 우리들의 상식으로는 속도란 더하거나 뺄 수 있는 데 비해 빛은 그렇지 않다고 
아인슈타인 이론은 주장한 것이다. 빛의 속도는 '항상 광속'일 뿐 더하거나 뺄 수 없다. 
즉, 보트의 예로 말한다면, 거슬러 올라갈 때나 내려갈 때나 똑같이 시속 50km의 
속도라는 것이다. 이것이 '광속 불변의 원리'의 포인트이다.
  왠지는 모르지만, 우리 우주에 충만 되어 있는 빛에는 그러한 성질이 있다고 
아인슈타인 이론은 예언했다.

    '광속 불변의 원리'가 시간을 지키고, 공간을 축소시킨다

  이미 잘 알고 있듯이, 속도는 거리(공간의 길이)를 (소요된)시간으로 나눈 것이다. 즉, 
지금까지의 이야기를 이 공식에 적용시키면, 빛에 대해서는 (빛의)속도가 불변이므로 
변화하는 것은 '공간의 길이'와 '시간'쪽이 된다. 수학등식으로 생각하면 그렇게 된다. 
공간이 축소되거나 시간의 진행이 변화하거나 한다. 이것이 아인슈타인 이론에 의해 
예언되고 실험으로도 확인된 '광속 불변의 원리'인 것이다.
  가령 지금 준광속으로 달리는 '탈것'으로 '상대론의 거리'를 질주한다고 생각하면, 
거리의 모든 경관은 축소되어 보이고 거리의 대형 시계는 느리게 가는 듯이 보인다. 
거꾸로 거리의 사람들에게는 그 '탈것'이 납작하게 찌부러져 보이고, 안에 타고 있는 
사람의 손목시계가 느리게 가는 듯이 보인다.
  얼핏 보기엔 서로 모순되는 것 같은 그러한 기묘한 일이 일어나도 '상대론 세계'이므로 
그 어느 쪽의 말도 모두 다 맞다.

    우리들은 절대로 광속을 넘어설 수 없다

  아인슈타인 이론에 따르면, 우리 우주에서는 광속이야말로 최고 속도이고, 아무리 
초고속으로 달리는 탈것을 만들어도 그것을 넘어설 수는 없다. 이것을 '광속의 벽'이라 
한다.
  어째서 넘어설 수 없을까?
  앞에 기술한 바와 같이, 아인슈타인 이론에서는 우주선의 속도가 광속에 가까워지면 
가까워질수록 시간의 진행이 느려진고, 공간이 축소되며, 질량이 증대된다. 그리고 
마침내 광속에 이르면 그같은 모든 수치는 무한대가 되어 버린다. 무한대의 
질량(무게라고 생각하면 된다)이 광속 이상의 속력을 낸다는 것은 상식적으로 생각해도 
무리란 것을 알 수 있다. 물론 시간의 진행이 제로가 되고 우주선은 무한으로 
납작해지므로, 그러한 현상이 우리의 우주에서 일어나리라고는 생각할 수 없는 일이다. 
그리고 그 이상의(광속 이상)속도에 대해서는 점점 더 상상하기 어려워지는 것이다.

    아인슈타인이 가장 알고 싶어했던 것은 우주였다

  지금까지의 이야기는 1905년에 발표된 특수상대론에 근거를 두고 있다.
  특수상대론은 획기적인 이론이었는데, 실은 단 하나의 예외가 있었다. 그것은 이론 
속에서 중력을 언급하지 않았다는 점이다. 그래서 훗날 아인슈타인은 10년이란 오랜 
세월을 소비하면서, 중력 문제를 다루는 특수상대론을 확장하는 연구에 몰두한 것이다. 
그것이 1916년에 발표된 유명한 '일반상대론'이다. '일반'이란 것은 '중력도 첨가시킨 보다 
일반적인 이론'이라는 뜻이다. 현재로서는, 양자를 특별히 구분할 필요가 없을 때는 
단순히 '상대론' 또는 '아인슈타인 이론'이라고 한다.
  물리학의 전문가 말을 빌리면, 상대론은 발표될 때부터 완성도가 높은 훌륭한 
이론이라고 한다. 그것은 곧 수정이나 개량을 할 여지가 전혀 없다는 말이다. 아인슈타인 
자신은 우주의 수수께끼를 해명하려는 일념으로 이 이론들을 연구했다고 하는데, 
20세기의 가장 위대한 지적 유산이라 할 수 있다.

    중력이란 공간의 왜곡을 말한다

  아인슈타인 이론(일반상대론)의 중요한 지적 중의 하나로 '중력이란 공간의 
왜곡이다'라는 것이 있다. 이것은 도대체 무엇을 두고 하는 말일까?
  달과 지구의 관계에서 알아 보자. 우리들의 상식으로는, 달과 지구 사이에는 
중력(만유인력)이 작용하여 서로 끌어당기고 있는데, 그 힘이 지구 둘레를 빙글빙글 도는 
달의 원심력에 균형 있게 작용하여 그와 같은 궤도를 그리게 하고 있다고 이해하고 
있다. 만일 균형이 잘 잡히지 않았다면, 달도 먼 곳으로 날아가 버리거나 지구에 
떨어지고 만다.
  그런데 아인슈타인 이론의 설명은 전혀 다르다. 즉, 아인슈타인은 지구의 거대한 질량 
때문에 지구 둘레의 공간은 왜곡되어 있고, 그 왜곡을 따라 달이 진행하게 되므로 
그처럼 지구 둘레를 빙글빙글 돈다는 것이다.
  즉, 중력이란 공간의 왜곡으로 생기는 힘이라는 것이다.

    우주 공간은 정말 왜곡되어 있는가?

  중력이 공간의 왜곡으로 생기는 힘이란 것은 이론적인 귀결이므로 그렇다 치고, 
문제는 정말 왜곡되어 있느냐 아니냐는 사실인데, 이것은 관측에 의해 간단하게 확인할 
수 있다.
  빛에는 "공간을 따라 진행한다"는 성질이 있으므로, 만일 공간이 왜곡되어 있다면 빛도 
공간의 왜곡을 따라 진행하게 되므로 그것을 확인하면 된다.
  그 확인에는 개기일식을 이용한다.
  즉, 본래는 태양 저편에 숨어  보이지 않던 항성이 보인다면, 그 항성에서 나오는 빛은 
태양에 의해 생긴, 공간의 왜곡을 따라온 것이 된다.
  태양의 질량은 별의 이론에 의해 증명되어 있으므로, 아인슈타인 이론에 따라 태양 
둘레의 공간이 어느 정도 왜곡되느냐 하는 것은 쉽게 알 수 있다.
  그 왜곡 비율과 태양 저편의 항성에서 오는 빛의 왜곡 비율(각도)이 일치한다면 
예언은 실증되는 셈이다.
  결과는 아인슈타인이 예언한 대로였다.

    공간의 왜곡을 확인할 수는 없을까?

  수학적으로 말하면 앞뒤 방향밖에 없는 '선'은 1차원 공간, 앞뒤 방향 더하기 좌우의 
확장이 있는 '면'은 2차원 공간, 거기에다 아래위 방향이 첨가된 '우리들의 공간'은 3차원 
공간이 된다. 가령 2차원 공간에 있는 사람이 파상면 위에 있다고 할 때, 그가 면의 
왜곡을 볼 수 있을까? 정답은 불가능이다. 왜냐하면 2차원의 주민은 높이를 갖고 있지 
않고 평면 속에 묻혀 있기 때문이다. 우리가 평면이 파도치는 것을 볼 수 있는 것은 
높이가 있는 세계(3차원)의 주민이기 때문이다.
  이처럼 그 세계(차원)의 형태는 그 세계의 바깥쪽에서만 볼 수 있다. 그러나 그 세계의 
주민은 그 세계의 주민은 그 세계 밖으로는 나갈 수 없으므로, 어떤 형상을 하고 있는지 
절대로 볼 수 없다. 그런데 볼 수는 없어도 수학적으로는 이해할 수 있다.

    공간의 왜곡은 보이지는 않지만 영상화할 수는 있다

  우리는 공간의 왜곡을 볼 수는 없으나, 차원을 하나 낮추어 2차원 공간(면)을 봄으로써 
공간의 왜곡이라는 것을 영상화할 수는 있다. 우주론에서는 이처럼 2차원을 유추하여 
3차원에 대한 것을 설명하는 경우가 많다. 예를 하나 들어 보자. 여기, 고무로 된 막을 
펼쳐 놓고 그 위에 골프공 만한 크기의 철구를 얹어 놓는다. 이 경우, 고무로 된 막이 
우주공간이고 철구가 태양이다. 고무막은 철구의 무게로 움푹 들어간다.
  즉, 우주공간은 태양의 거대한 중력으로 왜곡되어 버릴 것이다. 그리고 이 고무막 위에 
은단알 만한 크기의 조그마한 알을 얹어 본다. 그러면 소구는 고무막의 왜곡을 따라 
굴러간다. 즉, 이 경우의 소구가 빛이다. 빛은 태양으로 왜곡된 공간의 왜곡부를 따라 
진행한다는 것이다.

    중력은 가속도라 생각해도 무방하다

  열차나 자동차가 출발할 때, 누구나 좌석에 강하게 밀리는 듯한 힘을 느낀다. 
아인슈타인 이론은 이때 느끼는 힘과 중력이 똑같은 성질의 힘이라고 한다.
  어째서 그렇다는 것일까?
  열차가 출발할 때 느끼는 힘은 열차 안에 있는 모든 물체에 적용하는 힘이다. 전기나 
자기력을 띠고 있는 물체에만 작용한다거나, 혹은 여성에만 작용하는 등의 힘이 아니다. 
구별하지 않고 모든 물체에 작용되는 힘이다.
  그러한 의미에서 이것은 만유의 물체에 작용하는 '만유의 힘', 즉 만유인력이라 할 수 
있다.
  그러면 중력이란 어떤 것인가.
  중력 역시 별명이 '만유인력인 것처럼 모든 물체에 작용하는 '만유의 힘'이다.
  즉, 어느 쪽이나 모두 '만유의 힘'이므로 같은 성질의 힘이라 생각해도 무방하다. 같은 
성질의 힘은 같은 힘이라고 아인슈타인 이론은 주장하고 있다.

    한국인과 네팔인 중에서 한국인이 더 오래 산다

  가속도와 중력이 같다는 말은, 바꾸어 말하면 중력은 속도를 내고 있는 것과 마찬가지 
상태라 할 수도 있다. 그렇다면 이미 앞에서 언급했듯이, '속력'을 내면 낼수록 시계는 
느리게 진행되므로 중력이 강한 곳에서는 중력이 약한 곳보다 시간이 느리게 진행되는 
것이다.
  아인슈타인 이론은 그렇게 예언하고 있는데, 실은 이 사실을 재빨리 확인한 사람이 
있었다.
  그 사람은 정확한 시계를 가지고 빌딩 옥상과 맨 아래층에서 측정해 보았는데, 중력이 
강한 아래층의 시계 쪽이 약간이긴 하지만 느리게 진행하는 것을 확인했다. 그 느린 
비율은 아인슈타인의 예언한 그대로의 수치였다 한다.
  이 사실에 비추어 볼 때, 고산지대에서 사는 네팔인과 그보다 저지대에서 사는 
한국인을 비교하면 한국이 쪽이 좀더 오래 살 수 있다는 이론이 성립된다.
  블랙홀 같은 극한의 중력장에서는 시간은 거의 동결되어 버린다.

    아인슈타인 이론은 시간과 공간의 이론이다

  지금까지 해온 이야기로 보면 아인슈타인 이론은 시간과 공간을 다루는 이론이라고 할 
수 있다. 아인슈타인이 등장하기 이전의 물리학에서는 시간과 공간은 단순한 용기였을 
뿐 물리학의 대상은 아니었다.
  호킹 박사가 든 예를 빌린다면, 아인슈타인 이전에는 경기장 안에서 하고 있는 모든 
경기는 연구했지만, 경기장 그 자체는 연구하지 않았었다. 또 그럴 수밖에 없었다.
  이에 대해, 아인슈타인은 경기장 그 자체도 물리학의 대상으로 다룰 수 있는 이론을 
추가한 것이다. 그런 뜻에서 이것은 정녕 혁명적 이론이라 할 수 있다.
  시간과 공간을 대상으로 다룬다는 것은 시간과 공간을 물이나 공기, 또는 전기나 
자기와 똑같이 다룬다는 뜻이다. 물이 얼음이 되거나 비등하는 것처럼, 시간과 공간도 
경우에 따라서는 비등하거나 얼음이 되거나 할지도 모른다.
  공간과 시간을 그러한 대상으로서 다루게 된 것이 아인슈타인 이론의 최대 고적이라 
할 수 있다. 그것이 얼마만큼 획기적이었던 가는, 다음에 나오는 이야기들을 읽어 보면 
알 수 있다.