검증점 "중력 = 전자기력"

[가정]우주가 하나의 구라고 가정하고 이 때 이 구는 에너지 입출이 불가능한 닫힌 계라고 가정한다.
우주는 빅뱅이라는 큰 폭발이라는 것을 통해 한 점에서 우주가 탄생하였다. 이 우주라는 구는 가속팽창을 하므로 팽창하는 힘을 받아 운동한다는 것은 자명하다.

우주가 팽창한다는 사실은 자명하다. 그 때 우주를 하나의 구라고 생각했을 때, 우주가 팽창하면서 우주 안의 구성 물질들의 상태에 영향을 준다면, 다시 말해, 공간의 팽창은 그 공간 안에 놓인 물질들도 똑같은 힘으로 팽창시켜 구성물질들도 모든 방향으로의 팽창을 하게 하는 힘을 받는다고 가정했을 때, 물질들은 원래의 상태를 유지하기 위한 관성력이 물질의 중심방향(팽창하는 힘의 반대 방향)으로 작용하는데 이것을 중력이라 부른다. (거시적인 관점)


1. 한마디로, 거시적인 관점에서의 우주가 팽창하는 힘은 중력의 힘과 크기가 같다.
하지만 이 때 퀘이사나 별, 성운 등과 같은 물질들은 수축하는 힘이 중력보다 세므로 우주공간을 수축시킬 가능성이 있지만 이를 반중력 에너지인 암흑에너지가 상쇄시킴으로 인해 계속 팽창할 수 있다

물질이 팽창하는 이유는 열에너지가 증가하면서 이다. 근데 우주 안의 별 같은 열에너지가 막대한 물질에서도 기체와 같은 대기는 팽창하지만 고체 부분은 팽창하지 않는다. 고체 부분은 중력이라는 관성력을 통해 고체가 팽창하려는 것을 억제하기 때문이다. 

또한 우주가 빛의 속도로 팽창하는데 중력과 같은 힘일 수 있겠냐는 의문이 있겠지만 빛의 속도는 말 그대로 "속도"이다. 중력은 가속도를 주면서 이 구에 대한 외부 저항이 0이라고 가정했을 때, 속도는 가속도를 받아 무한히 뻗어나갈 수 있다. 하지만 광속불변의 원리로 인해 속도가 광속에 도달하게 되면 이 이상 가속하지 못하고 속도를 유지하게 된다. 이 속도가 빛의 속도인 것이다.

이를 미시적인 관점으로 보았을 때, 그 구성물질들을 이루고 있는 수많은 원자들 또한 우주 안의 구성물질이므로 우주가 팽창하는 힘을 받게 되며 이에 대한 관성력으로 쌍극자 힘으로 다른 원자들이랑 결합하는 힘인 자기력 중 인력(나중에 설명하겠지만 이 힘 또한 우주가 팽창하는 힘의 반대 방향으로 작용하게 된다.)이 작용하여 팽창에 대한 힘을 상쇄시킨다. 

이에 대한 추가 설명을 하자면, 일상생활에서 두 개의 자석이 일직선 상에 놓여있어 서로 인력이 작용한다고 했을 때, 힘의 방향은 두 자석이 상호 간의 자석으로 향하는 방향으로 보이겠지만 결합한 후, 합쳐진 자석을 구의 모형으로 근사시킨다고 가정하고 우주라는 구 입장에서 생각했을 때, 이들 또한 사실은 지구처럼 상호 간의 물질로 향하는 방향이 아니라 팽창의 반대 방향으로 힘이 작용한 것이라 생각할 수 있다.

반대로 지구 자체도 하나의 자석이므로 큰 천체끼리 서로 끌어당기는 중력이 발생하는 이유도 미시적인 측면과 같은 맥락이다.

또한 자기력 중 척력은 물질들이 인력으로 결합하면서 팽창힘을 상쇄시키는 힘에 도달했을 때, 물질이 안정해지므로 그 힘 이상으로 인력이 작용하여 결합하는 것을 억제하는 척력이 존재한다. 

2. 결론은 전자기력 중 하나인 자기력에서의 인력이 중력의 원인인 힘이며, 관성력이다. 따라서 자기력을 구하는 공식과 중력을 구하는 식의 형태가 비슷한 이유이다.

그리고 인력이 중력보다 힘의 세기가 훨씬 강하지만 같은 힘일 수 있는 이유는 인력은 자기 쌍극자가 한 방향으로 정렬된 물질끼리 작용하는 힘(원자 단위의 미시적인 세계에서는 그런 케이스를 가진 물질이 대부분이므로 자주 일어남, 하지만 일상생활에서는 자석 같은 거시적인 물질이지만 자기 쌍극자가 나열되어 있는 특이한 케이스에만 적용됨.)이므로 힘의 방향이 분산되지 않아 강한 힘을 가지지만, 중력은 쌍극자들이 여러방향으로 나열되어 있는 일종의 무극성 상태의 물질들끼리의 작용하는 힘이므로 상대적으로 방향이 분산되어 힘의 크기가 상대적으로 인력에 비해 작을 수 밖에 없다. 

한마디로, 물질의 극성 상태에 따라 달라지는 것 뿐이지, 이 힘들이 발생하는 근본 원인은 같다.

정리 : 중력과 자기력의 근본 원인은 관성력이며, 같은 힘이지만 중력이 좀 더 일반적인 경우의 힘이며, 자기력은 특수한 경우, 하지만 미시적인 관점에서는 일반적인 경우에서 일어나는 힘이다.