반중력(Anti-Gravity)

중력(重力, gravity)은 자연계에 존재하는 기본적인 네 가지 힘(강력, 전자기력, 약력, 중력) 가운데 하나로 어떤 공간상의 두 물체 사이에 작용하는 인력을 의미한다.

 

곧, 두 물체의 질량에 비례하고 물체 사이의 거리의 제곱에 반비례하는 크기로 서로를 끌어당기는 힘이다. 중력은 기본적으로 끌어당기는 인력만 존재하며, 반대로 밀어내는 척력은 아직까지 발견되지 않았지만 보통은 그 힘을 반중력이라고 부른다.

 

엄밀하게 표현하면 반중력(Anti-Gravity, 反重力)은 중력과 반대의 성질을 가지는 외부적인 환경을 의미하고, SF 영화나 소설의 주된 요소 중의 하나이다. 대개 전자기장 등을 이용하여 중력을 제어하는 복잡한 장치를 가정하여 반중력 장치라 부른다.

 

만일 SF에서 초공간(Hyperspace) 도약이라는 개념이 없었다면 SF의 배경을 무한한 우주로 설정하기가 어여운 것처럼, 반중력의 개념이 있었기에 우주선이 지구를 비롯한 많은 천체의 중력을 쉽게 벗어날 수 있는 것이다. 반중력은 과학 소설에서 자주 나오는 개념이며, 특히 우주선의 추진력에 사용되는 것으로 나온다.

 

그러나 현실에서는 중력 자체를 없앤다거나 약화시키는 것은 불가능한 이야기이다. 일반 상대성 이론에서의 중력은 전통적인 의미에서의 "힘"이 아니라, 우주 자체의 휘어짐의 결과이고 끌어당기는 힘이 발생한다.

 

따라서 일반 상대성 이론하에서 가정이 없다면 반중력은 실존하기 어렵다. 일반 상대성 이론에 따르면 중력은 시공간의 비틀림과 연관되어 있기 때문이다.

 

이 이론 내에서 반중력 비슷한 효과를 낼 수 있는 그나마 현실적인 가능성은 음의 질량을 가진 물질을 우주선 안에 실어 우주선의 총질량을 0으로 만들어 버리는 경우를 생각할 수 있는데, 이 역시도 힘을 상쇄시키는 것이지 중력 자체를 없앤다는 개념과는 거리가 멀다.

 

한편 일부 SF에서는 반중력이 실제로 중력에 반하는 힘이 아님에도 불구하고 일반 상대성 이론을 기반으로 반작용이 없도록 가정한 추진력을 일컫는 것에 반중력이라는 용어를 사용하기도 한다.

 

반중력은 중력과 반대되는 힘으로 모든 것을 밀어내는 척력으로 묘사되기도 한다. 뉴튼의 만유인력 법칙에 따르면 중력은 물체의 질량에 비례하기 때문에, 그 반대의 이러한 힘이 존재하려면 음의 질량을 가지는 물체가 필요하다. 이에 따라 질량을 가진 모든 것을 밀어내는 척력의 성질을 가지고 있는 물질을 반중력 물질이라 부른다.

 

반중력을 논 할 때 빠지지 않는 것이 UFO가 반중력으로 비행한다는 주장이다. 실제로 UFO가 발견되지만 아직 정제는 물론 어떤 비행 장치를 이용하는지 알 수 없고 상상을 할 뿐이다. UFO는 실제로 발견되고 있고 우리의 상식으로는 비행을 하기도 한다.

UFO의 반중력 공중 부양

또 초전도체가 만들어내는 현상이 겉보기에 반중력과 비슷하다고 하지만 초전도체는 어디까지나 자기장을 완벽하게 밀어내는 것일 뿐 중력과는 아무 상관없다.

 

실제로 반중력으로 취급되는 힘으로는 우주를 계속 팽창시키는 공간의 힘, 즉 암흑에너지를 반중력으로 규정하는 경우가 있다. 암흑에너지는 음의 에너지 밀도를 가졌을 것으로 추정하고 우주가 팽창할 수 있는 원동력으로 생각되며 반중력을 가진 물질로 간주된다.

 

아인슈타인의 일반상대성 이론에 따를 경우 중력은 질량과 에너지(열)에만 좌우되는 것이 아닌 압력에도 영향을 받을 수 있으나, 현재 우주에서는 실재할 수 없는 조건, 즉 일반적으로 무시할 수 없을 정도로 크고 안쪽으로 작용할 경우에만 중력이 척력으로 작용한다.

 

여기서 주의할 것은 중력과 압력은 서로 연관되어 있으나 서로 개별적인 특성으로 이해해야 한다는 것이다. 그런데 관측 결과, 실제로 암흑에너지로 불리는 힘이 현재에도 계속해서 중력에 반해 우주를 팽창시키는 일종의 반중력 효과를 내고 있는 것으로 알려져 있다.

 

암흑에너지는 아인슈타인이 말한 우주상수와 동등하게 여겨지고 있으며, 진공에너지가 암흑에너지 일 것으로 보고 있다. 하지만 계속되는 관측분석을 보면 허블상수와 언제나 일치하지는 않는 등 아직까지는 암흑에너지의 작용이 불분명하며 존재여부도 애매한 면이 있다.

 

이론적으로 암흑에너지는 우주 전역에서 존재하여 팽창을 유발하는데 우주공간이 팽창할수록 브레이크 역할을 하는 천체 및 암흑물질의 인력 효과가 감소하는 반면에 암흑에너지는 공간상에 계속 존재하므로 우주는 가속팽창하게 되며, 가속팽창 자체는 허블상수로서 관측되고 있다.

 

반중력과 반물질이 존재한다고 가정을 해도 그것을 밝혀 내는 것은 많은 시간을 필요로 할 것이다. 많은 과학자들이 반중력에 관하여 연구를 하고 있고 미래의 어느 시점에서 인류가 반중력 장치를 개발한다고 가정하면, 우주 공간에서의 이동은 매우 수월하게 되고 우리가 상상하는 먼 우주까지 탐험하고자 하는 인류의 꿈을 이루어주는 강력한 도구가 될 것은 분명하다.