피타고라스로 푸는 상대성이론

기하로 이해하는 시간과 공간

임성민 , 정문교 지음

봄꽃여름숲가을열매겨울뿌리 2020년 11월 27일 출간 국내도서 : 2020년 11월 19일 출간

작품소개

책소개

◆ 상대성이론, 제대로 이해할 수 있나요?

(네. 직각삼각형만 따라가면 됩니다.)

◆ 직각삼각형으로 상대성이론을 설명한다고요?

(네. 직각삼각형 4개만 있으면 로렌츠 변환을 유도하고, 등속운동과 가속운동까지 알 수 있죠.)

◆ 수식이라고요? 설마 중력장방정식을 사용하겠다는 건가요?

(직각삼각형에서 끌어낸 만만한 수식으로 특수상대성과 일반상대성을 풀겠습니다.)

목차

출판사 서평

〈피타고라스로 푸는 상대성이론〉

아인슈타인이 창안한 상대성이론을 피타고라스로 푼다고?
상대성이론은 자연과학이나 공학을 전공하는 대학생들도 어려워하는 물리이론이죠. 한데 2450년 전에 활동한 신비주의 철학자 피타고라스가 왜 나오느냐고요? 그가 발견한 원리가 대단하다는 건 인정하지만 그렇다고 상대성이론까지 해결한다는 건 너무 억지가 아니냐고요?

네. 그렇게 생각할 수 있습니다.
지금껏 알아왔던 직각삼각형만 떠올린다면.

◆ 직각삼각형으로 E=mc²과 E²= p²c²+ m?²c⁴을 유도

이 책은 상대성이론을 기술하되 완전히 새로운 관점으로 접근했습니다.
로렌츠 변환에 머물지 않고, 직각삼각형으로 에너지와 물질은 동등하다는 E=mc²을 설명합니다.
에너지와 운동량, 질량의 관계식 E²= p²c²+ m?²c⁴을 기하학으로 유도한다는 거죠.

‘직각삼각형의 빗변 제곱은 다른 두 변 제곱의 합과 같다.’

이렇게 단순한 직각삼각형이 어렵고 복잡한 상대성이론의 핵심과 맞닿아 있다고 선언한다면?
쉽게 수긍할 수는 없을 겁니다.
이 도형은 특수상대성이론을 설명하는 것에 그치지 않고 일반상대성이론, 양자역학의 기본 구조를 이루고 있습니다.

◆ 특수상대성은 5:3:4와 5:4:3으로

특수상대성이론에서 사용할 직각삼각형은 단순합니다.
5:3:4와 5:4:3 비율의 직각삼각형 2개를 활용하겠습니다.

이 비례식은 널리 알려져 있죠. 고대 이집트인들이 피라미드를 세울 때 이용했다는 바로 그 식입니다.

이제 여러분은 간단한 도형 2개로 빛의 속도(c)가 왜 시간 지연을 일으키는지 확인할 수 있습니다. 또 길어진 비례값이 특수상대성이론의 핵심인 감마계수(γ)가 된다는 것, 그 γ가 공간과 시간의 난해한 비밀을 해결하는 중요한 정보라는 걸 알 수 있습니다.

◆ 일반상대성은 1: 1: √2 와 12:5:13으로

일반상대성이론을 설명할 때는?
1: 1: √2 와 12:5:13 비율의 직각삼각형 2개만 더 추가하겠습니다.

직각삼각형 4개의 특성만 파악하면 휘어지는 공간과 시간의 관계를 충분히 확인할 수 있다는 거죠.

누가 읽으면 좋을까?

군더더기 없이 상대성이론의 핵심을 간파하고 싶은 사람
중력장 방정식이 부담스러워 상대성이론을 제쳐 둔 사람
시간과 공간이 휘는 과정을 실감하고 싶은 사람

작가정보

저자(글) 임성민

저자 : 임성민
자바 프로그래머, 작명가

서울대학교 공과대학에서 원자핵공학을 공부했고 회계와 관리 업무로 밥벌이를 했다.
내가 사는 세상을 제대로 알고 싶어 물리와 수학을 오래 탐구했고, 인간을 이해하기 위해 운명을 연구한다. 현재 양자역학 관련, 원고를 쓰고 있다.

저자 : 정문교
행정학과 문학을 공부하고 행정업무와 공연기획 일로 밥벌이를 했다.
학창시절, 물리와 수학을 끔찍이 싫어했던 내가 물리에 마음을 쏟게 된 계기는 고대 그리스의 자연철학을 공부하면서부터다. 자연철학자들의 사유는 자연과학에 기초한 것이니 그들의 생각에 접근하려면 물리를 좀 알아야 했다.
그다음은?
물리 과목이 약간은 친근해졌다. 점수를 받기 위해 문제를 푸는 게 아니라 사물의 실상, 세계의 근원을 이해하기 위해 들춰본 책들은 즐거움을 선사했다.
철학의 눈으로 다가간 물리의 세계는 시간과 공간에 대한 나의 인식을 조금은 높여주었으니까.
〈피타고라스로 푸는 상대성이론〉에는 물리 근처도 가기 싫어한 사람이, 상대성이론을 이해하게 된 과정이 고스란히 들어있다. 도형으로 접근하고 사유로 다가가고, 수식으로도 파악하게 된 모든 과정이 얇은 책 한 권에 담겨 있다.

저자(글) 정문교