More than six thousand light years from the surface of the earth, a rapidly spinning neutron star called the Black Widow pulsar blasts its companion brown dwarf star with radiation as the two orbit each other every 9 hours. Standing on our own planet, you might think you’re just an observer of this violent ballet. But in fact, both stars are pulling you towards them. And you’re pulling back, connected across trillions of kilometers by gravity.
지구 표면에서 6000광년 이상 떨어진 블랙 위도우 펄서라 불리는 빠르게 도는 중성자 별은 9시간마다 서로 공전하는 동반 갈색왜성에 방사선을 뿜어냅니다. 우리 행성에 서 있는 당신은 이 격렬한 움직임의 단순한 목격자일 뿐이라 생각할지도 모릅니다. 그러나 실제로는 중력에 의해 수조 킬로미터를 거쳐 두 별은 당신을 그들 쪽으로 끌어당기고 있고 그리고 당신은 두 별을 당신 쪽으로 끌어당기고 있습니다. 중력은 질량을 가진 두 물체 사이의 인력입니다.
Gravity is the attractive force between two objects with mass— any two objects with mass. Which means that every object in the universe attracts every other object: every star, black hole, human being, smartphone, and atom are all constantly pulling on each other. So why don’t we feel pulled in billions of different directions? Two reasons: mass and distance.
그 어떠한 두 물체든지요. 이는 우주에 있는 모든 물체는 서로 끌어당긴다는 것을 의미합니다. 모든 별, 블랙홀 인간, 스마트폰 그리고 원자도 끊임없이 서로를 끌어당깁니다. 그렇다면 왜 우리는 수십억의 방향으로 끌어당겨지는 것을 느끼지 못할까요? 바로 질량과 거리 때문입니다.
The original equation describing the gravitational force between two objects was written by Isaac Newton in 1687. Scientists’ understanding of gravity has evolved since then, but Newton’s Law of Universal Gravitation is still a good approximation in most situations. It goes like this: the gravitational force between two objects is equal to the mass of one times the mass of the other, multiplied by a very small number called the gravitational constant, and divided by the distance between them, squared. If you doubled the mass of one of the objects, the force between them would double, too. If the distance between them doubled, the force would be one-fourth as strong.
두 물체 사이의 중력을 설명하는 최초의 방정식은 1687년 아이작 뉴턴에 의해 만들어졌습니다. 그 이후 중력에 대한 과학자들의 이해도는 계속 올라갔지만 뉴턴이 만든 만유인력의 법칙은 대부분의 상황에서 여전히 훌륭한 근삿값이 됩니다. 그것은 다음과 같습니다: 두 물체 사이의 인력은 한 물체의 질량에 다른 물체의 질량을 곱하고 여기에 아주 작은 수인 중력 상수를 곱하고 두 물체 사이 거리의 제곱으로 나눈 값과 같습니다. 물체 중 하나의 질량을 두 배로 하면 그들 사이의 힘은 두 배가 됩니다. 거리가 두 배가 되면 힘은 1/4만큼이 됩니다.
The gravitational force between you and the Earth pulls you towards its center, a force you experience as your weight. Let’s say this force is about 800 Newtons when you’re standing at sea level. If you traveled to the Dead Sea, the force would increase by a tiny fraction of a percent. And if you climbed to the top of Mount Everest, the force would decrease— but again, by a minuscule amount.
당신과 지구 사이의 인력은 당신과 지구를 힘의 중심으로 당깁니다. 당신이 체중이라 느끼는 힘 말이지요. 예를 들어, 당신이 해수면에 서 있을 때의 힘을 약 800뉴턴이라 합시다. 당신이 사해로 여행을 갔다면 그 힘은 약간 증가합니다. 에베레스트산 정상에 올랐다면 그 힘은 역시 극소량 감소합니다.
Traveling higher would make a bigger dent in gravity’s influence, but you won’t escape it. Gravity is generated by variations in the curvature of spacetime— the three dimensions of space plus time— which bend around any object that has mass. Gravity from Earth reaches the International Space Station, 400 kilometers above the earth, with almost its original intensity. If the space station was stationary on top of a giant column, you’d still experience ninety percent of the gravitational force there that you do on the ground. Astronauts just experience weightlessness because the space station is constantly falling towards earth. Fortunately, it’s orbiting the planet fast enough that it never hits the ground.
더 높이 여행하면 중력의 영향을 더욱 약하게 할 수 있겠지만 절대 벗어날 수는 없습니다. 중력은 삼차원 공간에서 시간이 더해진 시공간의 곡률 변화에 의해 발생합니다. 질량을 가진 물체 주변이라면 항상 휘어져 있지요. 지구에서의 중력은 거의 원래의 강도를 유지한 채 400km 떨어진 국제 우주 정거장까지 닿습니다. 우주 정거장이 큰 기둥의 꼭대기에 고정되어 있다면 당신은 땅 위의 중력의 90%를 느낄 수 있습니다. 우주비행사가 무중력을 경험하는 것은 우주 정거장이 끊임없이 지구를 향해 떨어지고 있지만 다행히 궤도를 도는 속도가 충분히 빨라서 땅에 떨어질 일은 없습니다. 당신이 약 400,000km 떨어진 달 표면에 있을 때에는
By the time you made it to the surface of the moon, around 400,000 kilometers away, Earth’s gravitational pull would be less than 0.03 percent of what you feel on earth. The only gravity you’d be aware of would be the moon’s, which is about one sixth as strong as the earth’s. Travel farther still and Earth’s gravitational pull on you will continue to decrease, but never drop to zero.
지구의 중력은 지구에서 느끼는 것의 0.03%보다 작습니다. 당신이 느낄 수 있는 중력은 오로지 지구의 약 1/6 정도인 달의 중력뿐입니다. 더 멀리 여행한다면 지구의 중력은 계속해서 감소하겠지만 절대 0으로 떨어지지 않습니다. 심지어 지구에 안정적으로 붙어있어도
Even safely tethered to the Earth, we’re subject to the faint tug of distant celestial bodies and nearby earthly ones. The Sun exerts a force of about half a Newton on you. If you’re a few meters away from a smartphone, you'll experience a mutual force of a few piconewtons. That’s about the same as the gravitational pull between you and the Andromeda Galaxy, which is 2.5 million light years away but about a trillion times as massive as the sun.
우리는 먼 천체들과 가까이 있는 것에 약하게나마 잡아당겨지는 대상입니다. 태양은 0.5뉴턴 정도의 힘을 행사합니다. 스마트폰에서 수 미터 떨어져 있다면 당신은 작은 피코뉴턴의 힘을 받습니다. 이것은 250만 광년 떨어진 태양의 1조배에 달하는 크기를 가진 안드로메다 성운과 당신 사이의 인력과 같습니다. 그러나 중력으로부터 벗어날 수 있는
But when it comes to escaping gravity, there’s a loophole. If all the mass around us is pulling on us all the time, how would Earth’s gravity change if you tunneled deep below the surface, assuming you could do so without being cooked or crushed? If you hollowed out the center of a perfectly spherical Earth— which it isn’t, but let’s just say it were— you’d experience an identical pull from all sides. And you’d be suspended, weightless, only encountering the tiny pulls from other celestial bodies. So you could escape the Earth’s gravity in such a thought experiment— but only by heading straight into it.
한 방법이 있습니다. 우리 주위에 있는 모든 질량이 항상 우리를 끌어당기고 있다면 만약 표면 아래로 깊이 터널을 뚫으면 지구의 중력은 어떻게 변할까요? 구워지거나 찌그러지지 않고 해낼 수 있다면 말이지요. 지구가 완벽하게 둥글다고 가정하고 만약 그 중심을 파서 들어간다면 당신은 모든 방향에서 동일한 중력을 경험할 수 있습니다. 그리고 당신은 무중력 상태로 정지될 것이고 다른 천체로부터의 작은 당김만 느낄 수 있습니다. 따라서 중력을 탈출하려면 정면돌파 하는 법밖에 없겠군요.