반중력

 

1. 중력을 무시하거나 약화시키는 힘
2. 중력과 반대되는 힘
2.1. 실제로 반중력으로 취급되는 힘
3. 매체에서의 반중력
3.1. 목록


1. 중력을 무시하거나 약화시키는 힘

반중력(Anti-Gravity, 反重力)은 외부의 영향에 의하여 중력의 규칙이 적용되지 않는 상황을 말하며, 전형적인 SF적 착상이다. 헬륨 풍선처럼 단순히 공중에 뜨는 것보다는, 대개 전자기장 등을 이용하여 중력을 제어하는 복잡한 장치를 가정하여 반중력 장치라 부른다.
당연하지만 중력 자체를 없앤다거나 약화시키는 것은 실제로는 불가능한 이야기이다. 물론, 다른 힘으로 상쇄시키는 것이야 얼마든지 가능하지만, 이건 SF적인 개념이 아니라 우리가 항상 하고 있는 일이다.[1] 중력은 시공간의 비틀림과 연관되어 있기 때문에, 이걸 무시할 수 있다고 하면 물리학적으로 모순이 굉장히 많이 생긴다. 반중력 비슷한 효과를 낼 수 있는 '''그나마''' 현실적인 가능성은 질량이 음수인 물질을 우주선 안에 잔뜩 가져다 놔서 총 질량을 0으로 만들어 버리는 것.[2] 근데 이 역시도 힘을 상쇄시키는 것이지 중력 자체를 없앤다는 개념과는 거리가 멀다. 다만, 저 뉴스 기사에 나오는 2017년에 과학자들이 만들어낸 저 물질로 만든 판 위에 서 있으면, 이 판은 질량이 음이므로 몸무게에 의해 아래로 힘을 받는 그 판은 내려가는게 아니라 판과 함께 우리몸을 판과 함께 위로 떠오르게 할 수도 있다.
한편 일부 SF에서는 실제로 중력에 반하는 힘이 아님에도, 일반 상대성 이론의 특정 풀이 방법을 기반으로 반작용이 없도록 가정한 추진력을 일컫는 것에 반중력이라는 용어를 사용하기도 한다.
이 반중력을 연구하기 위해서 시작했다가 진지한 과학 연구로 바뀐 곳도 있다. 로저 뱁슨(Roger Babson)이란 한 미국 기업가는 중력 때문에 사람들이 불행해진다고 여겨서 자신의 재산을 이 중력 차폐 연구를 위한 과학 재단인 중력연구재단(Gravity Research Foundation)에 쏟아부었다. 처음에 이 재단의 지원을 받던 학자들은 반중력이라는 개념 자체가 유사과학에 가깝다고 여겨서 함부로 연구 자체를 하기가 어려웠다. 그러다가 반중력에 대해서 연구하려면 중력이 무엇인지 알아야하는게 더 먼저라는 인식이 생기게 되었다. 이후, 이 재단은 중력 자체를 연구하는 재단으로 그 성격이 바뀐 상태이다. 이를 설명한 만화

2. 중력과 반대되는 힘

만유인력이 아닌 '만유척력', 모든 것을 밀어내는 힘을 뜻한다.
중력 자체가 물체의 질량에 비례하는 것이기에, 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. 다만 문제는 중력의 크기, 그리고 운동 법칙인$$F= \frac{GmM}{r^3}\overset{\rightarrow}{r},\qquad F=ma$$의 공식에 따라서, 중력값이 음수, 즉 척력으로 작용한다고 해도, 음의 질량을 지닌 물체에게는 가속도가 +, 즉 인력으로 작용하게 된다.[3][4]
UFO는 반중력으로 비행한다고 상상되는 존재이다.
초전도체가 만들어내는 현상이 겉보기에 반중력과 비슷하다고 하지만 초전도체는 어디까지나 자기장을 완벽하게 밀어내는 것일 뿐 중력과는 아무 상관없다.
음모론으로 반중력은 실제로 존재한다는 것이 밝혀졌으나 군사적인 이유로 숨겨지고 부정되어 왔다는 설이 나돌고 있지만 근거는 없다.

2.1. 실제로 반중력으로 취급되는 힘

우주를 계속 팽창시키는 공간의 힘, 즉 암흑에너지를 반중력으로 규정하는 경우가 있다. 음의 에너지 밀도를 가졌을 것으로 추정된다.
예를 들어 최근 개정된 고등학교 물리1에서도 나오게 되는 인플레이션 이론[5]의 가속팽창은 '끌어오는 중력'이 아닌 '밀어내는 중력'으로서 인플라톤의 암흑에너지가 작용한 현상이다.
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[6] 안쪽으로 작용할 경우에만 중력이 척력으로 작용한다. 여기서 주의할 것은 중력과 압력은 서로 연관되어 있으나 서로 개별적인 특성으로 이해해야 한다는 것이다.
헌데 관측 결과, 실제로 암흑에너지로 불리는 힘이 현재에도 계속해서 중력에 반해 우주를 팽창시키는 일종의 반중력 효과를 내고 있는 것으로 결론되고 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.

3. 매체에서의 반중력

반중력은 웰스의 소설인 《달세계 최초의 인간》에 나온 반중력합금 케이배릿이 그 시초이며, 의외로 많은 사람들이 간과하기 쉽지만 초공간도약과 함께 우주 배경 SF를 가능하게 만드는 양대 데우스 엑스 마키나다. 실제로 초공간도약이 없었다면 SF의 배경이 태양계를 벗어나기 힘들었을 것이며, 반중력이 없었다면 고작 지구 중력권을 벗어나는 데만도 쌩고생을 했을 것이다.
과장이 아니라 우주를 배경으로 한 작품 치고 반중력의 개념을 도입하지 않은 것이 드물 정도다. 반중력의 개념만 집어넣어도 너무나도 많은 부분이 간단해지는 것이, 행성이나 항성 중력권에서의 이착륙이나 비행을 매우 쉽게 처리할 수 있기 때문이다. 현실에서 우주선을 운용할 때 가장 위험해 사고도 많이 나고 에너지 또한 많이 소모되는 때가 바로 발사(이륙)와 재진입(착륙)때다. NASA 등의 수많은 과학자들이 수십년째 머리를 싸매는 것도 이착륙때 드는 에너지가 너무 크기 때문이며, 수백 톤 짜리 '''로켓의 무게의 대부분은 연료와 산화제가 차지하고 있다.''' 그만큼 지구의 중력이 어마어마한 걸림돌이라는 것이다.
그렇기 때문에 반중력의 개념만 도입하는 순간 그대로 SF가 실현된다. 수천 미터짜리 공중전함이나 우주전함의 이착륙도 껌이다. STS-51-L이나 STS-107 같은 끔찍한 참사를 염려할 필요도 없다. 이착륙시 양력 얻을려고 날개때문에 머리싸매지 않아도 되고 날개가 없으니까 기체, 함선 모양도 자유롭고 그냥 '''두둥실''' 띄우고 '''두둥실''' 착륙하면 된다.
스타워즈에서는 행성 중력권 내에서의 항행만을 목적으로 별다른 추진 엔진 없이 반중력 엔진만을 장착한 탈것들을 별도로 '스피더'라고 부른다. 대표적으로 스노우 스피더와 랜드스피더가 있다.
이 때문에 작가들도 조금 신경은 쓰였는지, 너무 큰 우주선은 대기권(정확히는 중력권) 항행이 안 된다거나 하는 식으로 제약을 집어넣는다. 대표적으로 헤일로 시리즈의 UNSC 함선들이나 스타워즈의 몇몇 대형 스타 디스트로이어들.

3.1. 목록

  • 가지 않은 길(소설): 초광속 항행 기술과 함께, 너무나도 간단하고 원시적인 기술이라 많은 외계종족들이 금세 개발해냈다. 하지만 이 기술들을 통해 우주로 뻗어나갈 수 있어 자원 부족에 시달리지 않다보니 그 외의 기술력은 발달하질 않았고, 그 결과 가장 발달했다는 룩솔란이라는 종족조차 문화적으로는 인류의 중세시대 수준이었다. 즉 전기공학 같은 건 꿈도 못꾸고 기껏해야 강철을 제련하고 흑색화약으로 화승총을 만드는 게 다였던 것. 거기다 강철은 대량생산이 불가능해 개인 장비에나 사용되고 함선은 청동과 황동으로 만들었다. 오직 인류만이 이 기술들을 개발하지 못한 대신 다른 기술들을 극한으로 발전시켰고, 결국 룩솔란은 지구를 침공했다가 온갖 최첨단 화기에 참패하고 외계인의 존재와 이 두 기술만 인류에게 알리게 되었다. 마지막엔 살아남은 룩솔란 포로들이 인간들은 단지 저 기술들을 개발하지 못했다는 이유로 다른 기술들이 엄청나게 발전했는데 우리가 그마저도 가져다 줘 버렸다며 경악하는 것으로 끝난다. 물론 정확히 어떤 식인지는 설명되지 않지만, 작 중 설명으로는 너무나도 간단하고 원시적인 기술이라 인류사 어느 때에 튀어나왔어도 이상하지 않았을거라고 한다.
  • 겟타로보: 겟타 윙은 반중력을 발생시켜 비행한다.
  • 그랜다이저: 그랜다이저의 반중력 스톰이란 기술이 있다.
  • 달세계 최초의 인간: 반중력합금 케이배릿
  • 던전 앤 파이터: 마도학자의 스킬 중 반중력 기동 장치가 있다.
  • 덴마: 반중력탄이 있다. 스텐 중공업에서 반중력파를 쓰던 퀑을 이용해 개발했으며, 이론상으로만 가능했던 반중력탄이 누멘으로 인해 실현되면서 그 기술을 최초로 적용했던 스텐 중공업이 8우주의 제 1군수업체로 급부상했다.
  • 도라에몽: 도라에몽의 도구 중 대나무 헬리콥터 역시 반중력으로 비행한다.
  • 동방 프로젝트: 하쿠레이 레이무의 비행은 중력을 무시하는 것. 그러니까 반중력이다. (이 경우에는 1번)
  • 드래곤볼: 탑승물 중 추진기관이 묘사되지 않는 모든 탈 것은 다 반중력 엔진을 탑재한 것이라고 한다.
  • 로보트 킹 걸어다니기만 하던 로보트 킹을, 조종사 유탄이 "원래 지구용이 아니었다."는 것을 깨닫고 반중력장을 가동해 날게 된다.
  • 마리오 카트 8: 탑승할 수 있는 모든 종류의 카트들 모두 반중력 기능을 가지고 있다. 반중력 구간에 진입시 드로리안처럼 바퀴를 돌려서 호버크래프트를 연상시키는 모습으로 변환해서 중력을 무시하고 코스를 달릴 수 있다. 이때문에 본작에 등장하는 코스들 역시 기존 레이싱 게임의 평면적인 코스가 아니라 곳곳에 설치된 반중력 구간을 통해 온갖 방향으로 달릴 수 있는 입체적인 코스로 설계되어 있다. 코스에 따라서는 아예 코스 전체가 반중력 구간인 경우도 있다.
  • 마징가Z: 브로켄 백작의 머리는 반중력 비행이다.
  • 메이플스토리: T-boy는 어느날 나타나 소멸의 여로 근처 도시 사람들의 중력을 반전시켜 리버스 시티로 만든 원흉이다.
  • 스타워즈: 대부분의 함선, 전투기들은 우주공간에선 이온엔진을 사용하지만 행성 중력권 내에서는 리펄서리프트라는 반중력 엔진을 주로 사용한다. 스노우 스피더와 같이 반중력 엔진만 장착해 중력권 내에서만 비행 가능한 기체들도 있다.
  • 인터스텔라: 쿠퍼가 블랙홀 내에서 구한 양자데이터를 이용해서 중력 방정식을 푼 머피가 중력을 제어해 우주정거장을 띄워 인류를 말라가는 지구에서 구해낸다.
  • 용자왕 가오가이가: 21화에서 중력제어장치와 그 개발자인 히라타 아키코를 코어로 한 존더 메탈과 융합한 존다로보가 등장하는데, 이 존다로보는 고중력 뿐만 아니라 반중력도 쓸 수 있었기에 GGG와 우연찮게 기동에 성공한 골디마그를 괴롭혔다.
  • 초인동맹에 어서오세요: 초인 라이트 세이버는 능력자체가 반중력이다.
  • 푸른 저편의 포리듬: 안티 그라비톤 슈즈(반중력자신)이 나온다. 여기서 나오는 반중력자로 하늘을 날 수 있고 물체를 운반하는 것도 가능. 다만 기기 자체의 성능한계도 있고, 다른 기기와 근접하면 상쇄가 일어나는지라 300kg정도가 되면 정말 살짝 떠서 움직이는 정도이다. 이걸로 작중 소재인 Flying Circus를 한다.
  • 콜 오브 듀티: 인피니트 워페어: 아예 수류탄(...)으로 쓰는데 특정구역에 던져 일정시간 동안 반중력 필드를 형성해 제압하는 목적으로 쓰인다.
  • 퍼시픽 림: 예거들의 무게 감량을 위해 반중력 기술로 무게를 줄였다.
  • 플래닛사이드 2: 반중력 기술이 일상화된 것인지 사다리나 엘리베이터가 하나도 없고 반중력 리프트만 가득하다. 다만 계단은 존재하며, 항공기는 제트엔진 또는 자기장을 이용한 기술을 통해 비행한다.
  • 프린세스 프린서플: 케이버라이트라는 반중력을 이용한 공중전함이 등장하며, 이 케이버라이트를 소형화시킨 C볼도 개발, 공화국측 스파이인 안제가 사용한다. 진지한 스파이물이라서 호평을 받는 애니
  • 헤일로 시리즈: UNSC 및 코버넌트의 우주전함들 대부분이 리펄서라는 반중력 기술을 사용하며 특히 코버넌트는 대부분 전함들이 지표면에 물자를 내리거나 역으로 지표면에서 함선으로 다시 싣기 위한 중력 리프트가 있으며, 대부분의 지상차량 및 비행체,사제들의 반중력 보좌, 하이 채리티 내 반중력 이동장치들 등 폭넓게 반중력 기술을 적용하고 있다. 고대종족인 선조(헤일로 시리즈)들은 아예 개인 강화복과 개인 병기에 까지 반중력 기술이 적용되어 있는등 세계관내 오버 테크놀로지를 매편 보여준다.

[1] 탁자 위에 볼펜을 올려두면 수직 항력에 의해 중력이 상쇄된다. 쉽게 말하자면 볼펜과 책상이 겹쳐지지 않으려는 반발력만으로도 중력이 상쇄된 거다.[2] 해당 기사에 나온 실험을 엄밀하게 표현하자면 진짜로 질량이 음수인 물질을 만들어낸 게 아니라, 질량이 음수인 물질이 실제로 존재한다면 관측할 수 있을 현상을 원래 존재하던 물질에 조작을 가해 모사(模寫)한 것에 가깝다.[3] 두 물체의 질량이 음수인 경우, 중력은 양수가 되고, 질량이 음수가 되어 가속도가 음수가 된다...만 질량의 절댓값이 어지간히 크지 않으면 거의 효과가 없다. 이유는 상수G의 크기가 매우 작기 때문이다. 지구의 중력이 세게 느끼는 이유는 당연하게도 지구의 질량이 크기 때문이다.[4] 사실, 위 내용은 음의 질량에서 작용하는 만유인력이지, 만유척력이 아니다.[5] 혹은 급팽창 이론이라고 부른다.[6] 현 우주공간에서 실재할 수 있는 일상적인 물질의 한도에서 압력에 의한 중력은 사실상 무시해도 될만큼 작다.

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