제5권 · Chapter 2: 일반상대론과 우주

1. 중력 = 시공간의 휘어짐

1-1. 등가 원리 — 중력과 가속도는 구별할 수 없다

엘리베이터 안에서 벌어지는 기묘한 일

눈을 감은 채 엘리베이터 안에 서 있다고 상상해보자. 발이 바닥을 누르는 느낌이 있다. "아, 중력이 나를 아래로 잡아당기고 있구나." 당연한 사실처럼 느껴진다.

그런데 한 가지 질문을 던져보자.

정말로 당신은 그것이 "중력" 때문이라고 확신할 수 있는가?

만약 이 엘리베이터가 사실은 우주 한가운데에 떠 있고 — 지구에서 멀리 떨어져 중력이 전혀 없는 곳에서 — 로켓 엔진이 바닥에서 위쪽으로 가속하고 있다면 어떨까? 발은 여전히 바닥에 눌리고, 손에서 놓은 공은 여전히 바닥으로 "떨어진다." 엘리베이터 안의 어떤 실험을 해도 — 공을 떨어뜨리든, 체중계에 올라서든, 추를 흔들어보든 — 그 결과가 중력 때문인지, 가속 때문인지 구별할 방법이 없다.

이것은 단순한 우연의 일치가 아니다. 아인슈타인은 이 사실 속에서 중력의 진짜 본질을 꿰뚫는 열쇠를 발견했다. 이 발견이 바로 등가 원리(Equivalence Principle)이며, 일반상대론이라는 거대한 건축물의 첫 번째 주춧돌이다.