뉴턴의 운동법칙은 빛의 속도보다 매우 작은 속도로 움직이는 계에서는 아주 잘 맞는 이론이다. 그의 중력법칙은 태양계내에서 약한 중력장이 이루어지는 곳에서도 매우 잘 맞는 이론이다. 이 이론을 이용하여 태양계내에 먼 행성에 보내진 우주선을 몇백만 km를 수년간에 걸쳐서 여행했음에도 불구하고 처음에 의도한 목적지에 기대한 도착시간의 몇분안에 정확하게 도착하게 할 수 있게 되었다. 과학자들은 우주선을 목적지로 정확히 보내기 위해 이 뉴턴의 법칙을 이용한다. 그러나 일반적으로 엄밀하게 뉴턴의 운동법칙은 속도가 작을때만 성립한다. 상대적인 입장에서 빛의 속도보다 훨씬 작은 속도로 움직이는 물체만이 뉴턴의 운동법칙이 성립되는 것이다. 즉, 빛의 속도로 접근할 수록 뉴턴법칙이 점점 맞지 않는다는 것이다.

여기서는 매우 빨리 움직이는 물체를 바라볼때 그 물체의 물리량의 변화와 매우 큰 중력장에서 시간과 공간과의 관계를 알게 될 것이다. 당신은 중력이 실제로는 힘이 아니라는 것을 여기서 알게 될 것이다.

중력에 대한 보편적인 이해과 시간과 공간의 자연법칙에 대한 이 혁명적인 도약은 바로 알버트 아인슈타인(Albert Einstein 1879~1955)에 의해 설계되었다. 20세기 첫 20년동안 아인슈타인은 시간과 공간에서 중력과 운동에 대한 새로운 모형을 설계한 것이다. 여기서는 그의 특수상대성이론(Special Relativity theory:1905)과 일반상대성이론(General Relativity theory:1915)에 대해서 논하도록 하겠다. 특별히 알아두어야할 용어는 진하게 표시해 두었다.

원문: 천문노트 옛 노트 (2002-01-26)