관성 질량과 중력 질량
허공에서 공을 떨어뜨리면 얼마나 빨리 떨어질까? 누굴 바보로 아나! 물리 1 수준에서 처리되는 간단한 문제다. 뉴턴의 운동 방정식 와 만유인력의 법칙 를 사용하면 이다. 정말 쉽지?
근데 정말 그런가? 첫 번째 질량 은 관성 질량이고, 두 번째 질량은 중력 질량이다. 아인슈타인은 이것을 같다고 하였으며 이것이 일반 상대성원리를 특수 상대성원리로 변환되는 전제 조건이라고 했다. 이것이 아인슈타인의 등가 원리이다. 우리는 경험적으로 이 두 이 같다는 것을 알지만, 아직 직접적인 증명은 없다.
과학자들은 아인슈타인이 옳다고 생각한다. 초정밀한 실험에서도 등가 원리가 성립함을 보였기 때문이다. 하지만 그 두 이 왜 하필 같아 야 하는지는 미제이다:
- 이 두 개의 이 알고 봤더니 하나의 물리적 값이었고, 우주의 정교한 기하학적 성질 때문에 두 개의 다른 물리량으로 관측된다.
- 물리학이 아직 그 정도로 정교하지 못해 같게 보이는 것 뿐이다.