떨어지는 사과와 달
아리스토텔레스는 무거운 물체가 더 빨리 떨어진다고 생각했지만, 갈릴레오 갈릴레이는 경사면 실험 등을 통해 공기 저항이 없다면 모든 물체가 같은 가속도로 떨어진다는 것을 보였고, 1638년 『새로운 두 과학』에 정리했어요(피사의 사탑 실험 이야기는 사실인지 확실하지 않아요). 1609년 요하네스 케플러는 행성이 타원 궤도를 돈다는 법칙을 발표했어요. 1687년 아이작 뉴턴은 『프린키피아』에서 사과를 떨어뜨리는 힘과 달을 궤도에 붙잡아 두는 힘이 같은 것이며, 두 물체의 질량의 곱에 비례하고 거리의 제곱에 반비례한다는 만유인력의 법칙을 세웠어요. 이 법칙과 뉴턴의 운동 법칙으로 태양계 행성들의 움직임과 밀물·썰물, 혜성의 귀환까지 설명할 수 있었어요.
지구의 무게를 달고 새 행성을 찾다
1798년 헨리 캐번디시는 비틀림 저울로 실험실의 납 공 사이의 아주 약한 끌림을 재어, 지구의 평균 밀도를 계산했어요. 이는 사실상 중력 상수를 처음 측정한 것으로 여겨져요. 1846년 위르뱅 르베리에와 존 쿠치 애덤스는 천왕성 궤도의 어긋남을 뉴턴 중력으로 계산해 보이지 않는 행성의 위치를 예측했고, 그곳에서 해왕성이 발견됐어요. 그런데 르베리에는 1859년 수성의 근일점이 뉴턴 이론으로는 설명되지 않을 만큼 조금 더 돈다는 것도 보고했어요. 이 작은 차이는 이후 50여 년간 수수께끼로 남았어요.
휘어진 시공간과 남은 수수께끼
1915년 알베르트 아인슈타인은 일반상대성이론을 완성해, 중력을 힘이 아니라 질량과 에너지가 시공간을 휘게 하고 물체가 그 휘어진 길을 따라 움직이는 현상으로 설명했어요. 이 이론은 수성의 근일점 이동을 정확히 맞혔고, 1919년 개기일식 관측에서 별빛이 태양 근처에서 휘는 것이 확인됐다고 발표됐어요(당시 측정의 정확도에 대해서는 이후 논의가 있었지만 뒤의 관측들이 결과를 확인했어요). 1960년 파운드와 레브카는 중력 때문에 빛의 진동수가 바뀌는 현상을 실험실에서 확인했고, 중력이 시간을 느리게 하는 효과는 오늘날 GPS 위성의 시계 보정에 실제로 쓰여요. 2015년 LIGO는 두 블랙홀의 충돌에서 나온 중력파를 처음 검출했고, 2019년 사건지평선망원경은 M87 은하 중심 블랙홀의 그림자를 찍었어요. 그러나 중력은 양자역학과 아직 하나로 합쳐지지 않았고, 은하의 회전 속도는 눈에 보이는 물질만으로 설명되지 않아 암흑물질의 정체도 풀리지 않은 문제예요.
자주 묻는 질문
- 우주정거장 안은 왜 무중력인가요?
- 그곳에도 중력은 지표면의 약 90%나 작용해요. 정거장과 우주인이 함께 지구 쪽으로 끊임없이 떨어지면서 옆으로도 빠르게 움직이기 때문에 떠 있는 것처럼 느끼는 '자유낙하' 상태예요.
- 달에서는 몸무게가 얼마나 되나요?
- 달의 중력은 지구의 약 6분의 1이라, 체중계 숫자도 약 6분의 1로 줄어요. 다만 몸을 이루는 질량 자체는 변하지 않아요.
출처 검토일: 2026-10-26
참고문헌
- Kepler, J. (1609). Astronomia nova. Heidelberg: Vögelin.
- Galilei, G. (1638). Discorsi e dimostrazioni matematiche intorno a due nuove scienze. Leiden: Elzevir.
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- Le Verrier, U. J. J. (1859). Lettre de M. Le Verrier à M. Faye sur la théorie de Mercure et sur le mouvement du périhélie de cette planète. Comptes rendus de l'Académie des Sciences, 49, 379–383.
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