만유인력

요약 우주 상의 모든 물체 사이에 작용하는 서로 끌어당기는 힘.

세상의 모든 물체는 서로 끌어당기고 있다. 책상 위 연필과 지우개, 책과 컴퓨터, 핸드폰과 선풍기, 심지어 당신과 먼 나라의 이름 모를 누군가 사이에도 인력이 작용하고 있다. 그러나 힘의 크기가 매우 작기 때문에 우리는 이 힘을 느낄 수 없다. 연필과 지우개 사이에도 당기는 힘이 존재하지만 그 크기가 다른 힘들에 비해 무시할 수 있을 정도로 작기 때문에 서로 가까워지거나 붙어버리지 않는다.

만유인력의 크기

만유인력의 크기를 계산하는 공식은 F=GMm/R²이다. 여기서 G는 만유인력 상수, M과 m은 두 물체의 질량, R은 두 물체 사이의 거리이다. 만유인력 상수 G의 값은 6.67259×10^-11 N·m2·kg^-2 으로 매우 작기 때문에, 질량이 매우 큰 경우에만 힘 F가 느낄 수 있는 정도의 크기가 된다.

예를 들어 M을 지구의 질량, m을 물체의 질량, R을 지구의 반지름이라고 하면 F는 지구와 물체 사이의 만유인력이 되는데, 이것은 지구의 표면 중력과 같다. 따라서 중력은 만유인력의 한 예라고 할 수 있다.

만유인력의 역사

1665년 뉴턴은 케플러가 발견한 행성운동에 관한 3가지 법칙을 기본으로 하여 귀납적인 방법으로 만유인력을 발견했다. 그는 사과를 나무에서 떨어뜨리는 힘이나 지구를 태양 주위로 돌게 하는 힘이 모두 같은 종류의 힘이라는 것을 발견하였다. 나아가 우주에 있는 모든 물체들이 서로 끌어당긴다는 사실을 발견하였다. 뉴턴은 행성의 운동을 행성과 행성 사이에 작용하는 만유인력으로 다시 설명했다. 그리고 자연계의 여러 현상에 대해 만유인력과 운동법칙을 적용하여 해석하는 역학적 자연상(自然像)을 전개하였다.

만유인력의 원인

뉴턴은 만유인력이 거리에 상관없이 모든 물체들 사이에서 작용한다고 생각했을 뿐, 그 힘이 생기는 원인에 대해서는 설명하지 못했다. 1915년 A.아인슈타인이 발표한 일반상대성이론에 따르면 질량을 가진 물체 주위의 공간은 구부러지는데, 이것으로 만유인력의 원인을 설명할 수 있게 되었다. 아인슈타인의 이론은 수성의 근일점(近日點) 이동, 태양에 의한 별빛의 휨 등 몇 가지 천문학상의 관측 사실을 해명함으로써 가장 믿을 만한 이론으로 인정받고 있다.