보통 일반상대성 이론의 중력장 설명할 때 흔히 등장하는 그림은 다음과 같다.
https://qph.fs.quoracdn.net/main-qimg-08e9cbae0a69fa06fc842653d1d4ea70.webp
즉 질량을 가진 구체가 고무판 같은데 올려져 그물이 처진 있는 그림
그리고 질량으로 인해 저 공간이 구부려져서 그 곡률 때문에
주변에 있는 물체가 중심 물체에 끌려 들어가는 거라고 설명한다.
이게 설명이 틀린 건 아닌데 사람들이 오해하기에 딱 좋다.
첫째로 저렇게 탄력있는 그물에 중심 물체가 있고 그 물체의 질량으로 인해
그 그물이 마치 아랫방향으로 중력이 작용해서 "쳐져" 있는 것 처럼
오해하기 좋다는 거다. 거기다 주변 물체가 그 중심 물체 가까이로 가면
그 경사 때문에 주변 물체가 아랫방향의 중력 때문에 떨어지며
그 쳐진 물체 주위를 회전하며 중심 구렁텅이로 "굴러서" 떨어져 가는 것을 상상하기 쉽다
특히 블랙홀 의 설명을 할 때 그런 식으로 오해를 한다.
이 모든 오해의 원인은 바로 그 처진 중력장 곡면이 마치 아래방향으로 작용하는
중력 때문에 아래로 "처진" 것 처럼 그림을 그리기 때문에 생긴 거다.
잘 알겠지만 저 그림에서 아래방향으로 작용하는 중력으로 인한 힘 같은 건 없다.
즉 주변 물체는 저 구덩이에 굴러 떨어지는게 아니다.
그러니 그런 오해를 없애지 위해서는 중력장의 세기를 나타내는 방향이 아래 쪽이 아닌
위로 튀어나오게 그려야 한다고 본다. 즉 부호를 반대로 해야 한다고 본다.
아랫방향으로 처진 구덩이로 그리니 마치 중력장 값이 음수거나 오히려 감소하는 것 처럼
느껴져서 오해를 하는 거다.
즉 중심 중력장이 구덩이가 아닌 산이나 언덕 처럼 튀어 나오게 그려야 한다고 본다.
그래야 무거운 질량이 있는 곳에서는 중력장이 세고 (지면 높이가 높다 = 중력의 세기가 세다)
아무 것도 없는 공간에는 중력장이 없다는 게 이해가 되게 된다.
또 그래야 물체가 구덩이로 굴러 떨어지는게 아니란게 분명해진다.
또 중력장의 개념이 바로 그 중력의 세기의 그래프 라는 것을 이해하기 쉬워진다.
그걸 거꾸로 그리니 학생들에게 많은 혼란을 불러 일의키는 거다.