우리가 과일나무에서 열매 익는 속도가 다른 건 일반적으로 겪는 일이지만, 무심코 지나가게 된다. 너무 당연하기도 하여 이를 깊게 생각해 볼 이유도 별로 없다.
특히 일반 소비자입장에서는 다 익은 상품만 값을 지불하고 소비하기 때문에 더더욱 이를 알아야 할 이유가 없다. 당연히 관심도 없다.
그러나 과일을 맛있게 재배하고 품질을 크거나 작게 가급적 균일하게 만들고, 수확할 때도 일시에 수확함으로써 여러 가지 경제성을 도모하려면 열매 익는 속도를 동시에 달성하는 것은 농부에게는 매우 중요한 기술이다.
그러려면 열매가 보다 빨리 익거나 늦게 익는 이유를 정확히 아는 게 중요하다.
이 열매 익는 속도차이가 생기는 것이 일반상대성이론에 의한 ‘중력편차’가 직접적인 원인이라고 하면 모두가 아연해 할지도 모른다.
하지만 열매 익는 속도차이를 알고자 하는데 관심이 없다면 모를까, 이를 알려고 한다면 일반상대성이론의 중력편차에 의한 시간이 빠르게 가거나, 느리게 가는 현상을 이해해야 한다. 지금부터 그 현상을 차근차근 설명하고자 한다.
같은 나무에서도 열매마다 익는 속도가 제각각으로 빠르고 느린 것은 일반상대성이론에 의한 중력편차로 생애주기가 빠르거나 늦어지는 연유로 설명할 수 있다.
과일나무 열매는 익는 속도가 다른데, 보통 나무 밑동 부근에 달린 열매일수록 가장 나중에 익고, 중간에 달린 열매가 가장 먼저 익는 현상을 관찰할 수 있다. 꼭대기에 달린 열매는 빨리 익기도 하고 어떤 열매는 오히려 나중에 익기도 한다.
아래쪽에 달린 열매가 그늘에 가려 늦게 익는 것처럼 보여 져서 햇빛의 영향이라고 착각하기가 쉽다. 그런데 꼭대기 열매가 햇빛이 충분한데도 중간에 달린 열매보다 늦어지는 이유는 햇빛 차이가 원인이라고 할 수 없는 결정적 증거가 된다.
이 열매 익는 속도의 차이는 일반상대성이론에 의한 중력편차가 주요 원인이다.
식물의 열매는 우리가 보통 생물이라고 부르며 생명체로 간주한다.
생명체는 생애주기가 있다. 그 생애주기는 빠르기도 하고 느리기도 하다. 생애주기가 빠르면 빨리 익을 것이고 느리면 천천히 나중에 익을 것으로 추정할 수 있다. 생애주기가 빠르고 느린 것은 상대성이론에서 시간단위가 짧고 긴 것에 따라 달라진다.
일반상대성이론에 의하면 중력이 강할수록 시간이 천천히 흘러서 생애주기가 길어진다. 중력이 약할수록 시간이 빠르게 흘러서 생애주기가 보다 빨라진다.
영화 인터스텔라로 예를 들면 아빠의 생애주기가 딸의 생애주기를 초월 한 것은 아빠 우주비행사가 중력이 강한 행성에 오래 머물렀기 때문에 생애주기가 길어져서(시간이 천천히 흘러서) 오히려 딸보다 더 젊어진, 제3자가 겉으로 보기에 생애 질서가 뒤바뀌는 사건이 벌어진 것이다.
열매가 밑동 부근 아래쪽에 맺혀 자랄수록 중력이 강한 영향권에 놓이게 된다. 그래서 생애주기가 길어진다. 당연히 열매가 보다 천천히 익게 된다.
열매가 꼭대기 부근에서 맺혀 자랄수록 중력이 약한 영향권에 놓이게 되므로 생애주기가 짧아서 보다 빨리 익게 된다. 다만 꼭대기 부근에 자라던 열매는 열매가 커가면서 줄기가 늘어져 중간쯤에 모이게 되므로 이것이 중간부근에서 가장 먼저 익게 되는 연유가 된다.
가끔 늘어지지 못하고 꼭대기에 뻗치고 있는 열매가 늦게 익는 것은 특수상대성이론에 해당되어 설명이 아주 복잡해지므로 일단 생략하기로 한다.
그런데 여전히 의문이 남는 건 나무 아래쪽 밑동 부근이 꼭대기보다 중력이 강하다는 이유일 것이다.
이때는 중력 대신에 물건이 떨어지는 중력가속도를 대입하거나 대기압을 대입하면 비교가 훨씬 쉬워진다.
일반상대성이론에 의하면 중력과 중력가속도는 구분할 수 없는 같은 것이라고 했기 때문에, 이해가 어려운 중력대신에 중력가속도를 대입하여 해결하는 것이 좋다. 그러면 높이에 따라 물건이 떨어져서 발생하는 에너지 정도가 다르다는 걸 알기에 이 중력차이를 쉽게 이해할 수 있다. 높은 곳에서 떨어질수록 그 에너지는 보다 커지므로 이는 중력가속도가 커진 것이고 결국은 중력이 강한 것이 된다.
또 다른 비교 기재인 대기압을 대입하면, 우리가 높은 고지대로 올라갈수록 대기압은 낮아진다. 낮은 지대일수록 대기압이 높다는 것이며 이는 중력이 강하다는 뜻이 된다. 1미터 정도의 높낮이 차이지만 6개월에서 1년이 모이면 이것도 큰 차이가 될 것이다.
지금까지 열매 익는 속도의 차이를 햇빛이나 양분의 차이로 밖에는 설명할 수 없어서 그 이유를 모르거나 불분명했던 것이, 중력을 개입하여 일반상대성이론에 의한 중력편차로 설명하면 그 이유가 명백하게 드러나게 된다.
다음 편에 계속...
김진한 칼럼니스트는?
1968년 6월 생으로 제주 성산 삼달리에서 출생하여 삼달초교, 신산중, 금오공업고등학교, 금오공과대학을 졸업, 91년 육군소위로 임관하여 장교로 군복무 후 육군대위 전역, 2002년도 출생지로 돌아와 귀농 하였다.
이후 2004년 '제주대 최고농어업경영자과정', 2009년 '한국벤처농업대학' 등의 과정을 수료, 2004년~7년까지 '제주도정보화농업인연합회' 창립발기인 및 초대, 2대 사무국장을 역임 하는 등 쉼 없는 노력을 인정받아 2006년 '전국 농업인 홈페이지 경진대회 최우수 농림장관상','농촌진흥청장 표창', 2011년 '농업인 정보화 관련 유공 제주도지사 표창' 등 다수의 상을 수상 하였다.
또한 여러 활동과 경험을 바탕으로 농업과 공학을 접목시키는 기술을 연구, 2015년 '감귤나무를 포함하는 과실나무의 전정방법', 2016년 '이동식감귤선별장치' 2017년 '감귤나무를 포함하는 과실나무의 전정방법' 등을 특허등록 하였다.
저서로는 2015년 '상대성이론과 식물역학'(하나출판), 2016년 '중력파와 식물성장법칙'(하나출판)이 있으며, 2018년에는 '전정법 개선으로 고품질 감귤생산 실용과제' 를 '대산농촌재단 농업실용연구총서7'에 발표 하였다.
<본 칼럼의 내용, 이론은 칼럼니스트 개인 연구 결과임을 참고 바랍니다>
