상대성 이론이란 무엇인가
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- 처음북스
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- 지은이
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상품정보
서문
1부- 시작
블랙홀 여행
2부- 아인슈타인의 특수 상대성 이론
2. 달리는 빛
3. 공간과 시간을 다시 정의하다
4. 새로운 상식
3부- 아인슈타인의 일반 상대성 이론
5. 뉴턴의 불합리성
6. 중력을 다시 정의하다
4부- 상대성이 지니는 의미
7. 블랙홀
8. 팽창하는 우주
에필로그- 우주에 남긴 발자국
감사의 말
아인슈타인의 아이디어는 무엇이었으며, 우리에게 어떤 영향을 미치는가?
시간과 공간이 휘어져 있다는 놀랍도록 신기한 이야기가 놀랍도록 쉽게 펼쳐진다.
숫자와 공식을 전혀 몰라도 재미있게 볼 수 있는 본격 상대성이론 이야기.
사람들은 흔히 태양이 갑자기 블랙홀이 된다면, 지구와 다른 행성들을 빨아들여 없애버릴 것이라고 생각할 것이다. 하지만, 저명한 작가이자 천체물리학자 제프리 베네트는 블랙홀은 빨아들이지 않는다고 지적한다. 이 간단한 아이디어를 염두에 둔 채, 베네트는 독자들이 블랙홀로 여행할 때 겪게 될 놀라운 현상들을 묘사하면서 아인슈타인의 상대성 이론들을 재미있게 소개한다.
상대성 이론은 또 빛의 속도가 우주에서 가장 빠른 속도라는 사실, 즉 속도의 한계라는 사실과 우리가 일상에서 생각지도 못하는 시간 지연과 시공간의 휘어짐, 그리고 아마 역사상 가장 유명한 등식인 E = mc2을 제시한다. 실제로, 상대성 이론은 현대의 우주에 대한 이해의 많은 부분을 형성하게 했다. 상대성 이론은 '그저 이론만'이 아니다. 상대성 이론의 모든 주요 예측은 놀라운 정확성으로 시험에 통과했고, 그 실제 응용으로는 위성항법장치(GPS) 등이 있다. 풍부한 그림과 명확하고 쉬운 글로 쓴 베네트의 책은 누구나 아인슈타인의 아이디어들의 기본을 이해할 수 있음을 증명한다. 직관적으로 이해할 수 있게, 또 어려운 수학을 쓰지 않고 설명하는 베네트의 접근방식은 일반 대중이 상대성의 원리를, 그리고 상대성이 왜 과학에 중요한지, 왜 우리가 인간으로서 우리 자신을 보는 방식에 중요한지를 처음으로 진정하게 맛보게 해준다.
어린이가 더 빨리 이해하는 상대성 이론
상대성 이론은 현 시대를 관통하는 가장 위대한 이론 중에 하나이며, 핵발전, GPS 등 그 이론이 실용적으로 이용되는 데도 많이 있다. 그러나 우리는 상대성 이론을 모른다. 일반적으로 상대성 이론에 대해 알고 있는 것은 E=MC²이라는 공식 하나다.
이 책의 저자는 초등학생과 중학생을 대상으로 상대성 이론의 핵심 아이디어를 강의했는데, 어른보다 오히려 그 개념을 빨리 이해하는 것을 보고 깜짝 놀랐다고 한다. 우리는 일반적으로 뉴턴적 사고를 하고 있기 때문에 상대성 이론에서 이야기하는 시간과 공간 개념을 쉽게 받아들이지 못한다. 하지만 아이들은 그런 '선입견'이 없었기 때문에 상대성 이론을 쉽게 받아들였다는 것이다.
저자는 그 경험을 바탕으로 일반인에게도 쉽게 상대성 이론을 설명하기 위해 이 책을 썼다. 그리고 그 목적은 성공한 듯하다.
살아 있는 아이디어 상대성 이론
이 책은 블랙홀이라는 개념부터 이야기를 풀어나간다. 태양이 갑자기 블랙홀이 된다면? 보통은 모두 블랙홀에 빨려 들어갈 것이라고 예상할 것이다. 하지만 블랙홀은 어마어마한 중력을 가진 물질(거의 에너지만 남았지만)이기 때문에 지구는 별 일 없이 블랙홀이 된 태양 주변을 돌 것이다. 여기서부터 이 책의 궁금증이 시작된다. 왜 그렇지?
이렇듯 상대성 이론은 우리가 우주를 이해하고, 사물의 원리를 이해하는 데 매우 중요한 이론이며, 심지어 실험적으로도 아인슈타인의 아이디어가 거의 맞는다고 증명되고 있다. 그리고 그 증명된 이론은 우리의 실생활에도 매우 잘 이용되고 있다.
너무나 쉬운 상대성 이론
1. 자연의 법칙은 누구에게나 똑같다
2. 빛의 속도는 누구에게나 똑같다
이 두 가지 원칙만 받아들이면, 특수 상대성 이론을 이해하는 놀라운 일이 펼쳐진다.
"시간과 공간은 하나이며, 시공간은 중력에 의해 휘어진다"라는 일반 상대성 이론의 머리 복잡한 개념이 수식이나 공식 없이, 몇 개의 그림과 종이 접기(!)로 이해된다.
아마도 이렇게 쉬운 상대성 이론 서적은 없을 것이다. 더 나아가 팽창하는 우주의 신비와 블랙홀이 만들어지는 복잡한 과정, 우주의 나이까지 습득하며, 지식의 지평이 넓어질 것이다.
기존의 상식에 따르면, 우리는 두 사건이 동시에 일어났는가, 아니면 한 사건이 다른 사건보다 먼저 일어났는가에 대해 모든 사람이 의견이 같아야만 한다고 생각한다. 예를 들어, 당신이 사과 나무 두 그루에서 각각 사과 한 개씩(하나는 빨간 사과, 하나는 녹색 사과)이 땅에 동시에 떨어지는 것을 본다면, 당신은 다른 사람들도 모두 두 사과가 동시에 땅에 떨어졌다고 생각할 것으로 기대한다(두 나무에서 오는 빛의 이동 시간의 차이를 감안했다고 가정할 경우). 마찬가지로, 녹색 사과가 빨간 사과보다 먼저 땅에 떨어지는 것을 봤는데, 어떤 사람이 빨간사과가 먼저 땅에 떨어졌다고 말한다면 당신은 매우 놀랄 것이다. 자, 그럼, 이제 놀랄 준비를 하시라.
이들 아이디어를 명확히 이해하기 위해, 당신의 블랙홀 여행을 다시 한 번 생각해보자. 빛의 속도에 가까운 속도를 내기 위해, 그리고 지구로 돌아오기 위해 당신은 엄청나게 가속을 했다. 이들 가속은 극도로 강한 중력과 같고, 일반 상대성 이론에 따르면 가속하는 기간 동안 당신의 시계는 지구의 시계보다 훨씬 더 느리게 간다. 그래서 지구에 돌아왔을 때 당신은 지구 사람들보다 나이가 적게 들어 있다.
여기 좋은 소식도 있다. 앞에서 우리는 거의 즉각적인 가속을 하는 것으로 가정했다. 그래서 당신에게 얼마만큼의 시간 지연이 일어나는가를 계산하기에는 쉬웠지만(특수 상대성 이론의 간단한 공식을 사용할 수 있었다), 가속의 힘 때문에 당신이 죽는다는 단점이 있었다. 우리는 이제 더 안전한 여행을 제공할 수 있다.
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