MR. 아인슈타인 시간 여행에 도전하다

후타마세 도시후미 지음 | 김성희 옮김

소와당 2014년 09월 04일 출간 종이책 : 2011년 04월 25일 출간

작품소개

책소개

「논리를 생각하는 B」제1권『MR. 아인슈타인 시간 여행에 도전하다』. 이 책은 빛, 시간, 공간, 중력, 불랙홀, 엔트로피, 빅뱅에서 상대성 이론과 양자역학까지 우주의 신비에 대한 이야기를 모은 책이다. 재미있는 이야기를 그림과 함께 핵심만 알기 쉽게 설명하고 있다.

목차

들어가는 말: 타임머신은 왜 필요할까?

1ㆍ운동과 시간_ 시간 여행을 위한 예비 지식 1
특수 상대성 이론
상대 시간과 상대 공간
움직이는 시계가 가리키는 시간
축소되는 공간
쌍둥이 역설
왜 동생이 더 나이를 먹는가?
4차원 시공의 등장
물리학의 거인들_ 특수 상대성 이론의 선각자, 로렌츠와 푸앵카레

2ㆍ중력과 시간_ 시간 여행을 위한 예비 지식 2
일반 상대성 이론
등가 원리
중력의 본질
휘어지는 빛과 빛의 속도
느려지는 시간과 휘어지는 공간
흐름을 멈추는 시간
블랙홀의 정체
물리학의 거인들_ 소립자에서 쿼크까지, 일본 물리학의 대가들

3ㆍ웜홀 타임머신
블랙홀과 웜홀
웜홀이란?
웜홀을 만들기 위해서는
현재의 기술로는 불가능
웜홀 타임머신 제1호
웜홀 타임머신 제2호
왜 미래로부터의 방문자가 없는 것일까?
물리학의 거인들_ 블랙홀과 웜홀을 만든 휠러

4ㆍ타임머신의 역설
모친 살해의 역설
인과율은 무너지는 걸까?
역설은 해결될 수 있을까?
지식의 역설
양자 역학의 법칙
확률의 파도, 파동함수
다세계 해석과 역설의 해결
물리학의 거인들_ 다세계를 만든 휴 에버렛

5ㆍ시간은 왜 흐르는가?
시간의 화살과 엔트로피 증대의 법칙
엔트로피란 무엇인가?
거시적 상태와 미시적 상태
왜 엔트로피는 증대하는 것인가?
우주와 시간
왜 밤하늘에는 별이 빛나고 있는 것일까?
우주 팽창이 미치는 영향
엔트로피와 타임머신
물리학의 거인들_ 엔트로피 논쟁, 볼츠만과 마흐

저자 후기: 내가 타임머신을 좋아하는 이유
찾아보기

출판사 서평

우주의 신비가 궁금해? 타임머신이 알려줄게!

빛, 시간, 공간, 중력, 블랙홀, 입자, 엔트로피, 빅뱅
그리고 상대성 이론과 양자 역학까지, 우주의 신비를 모두 모았다!
천재 물리학자 아인슈타인이 입문 단계부터 차례차례 알려줍니다.
최신 물리학 기술로 설계한 타임머신이
시공을 넘어 빅뱅까지 안전하게 모십니다.
흥미 만점 우주여행, 출발 준비 끝!!!

1. 기획 의도

왜 밤하늘에 별은 빛날까? 우주란 대체 뭘까?
우주의 신비가 너무 궁금하지만, 어디서부터 어떻게 시작해야 할지 막막하다. 게다가 현대 물리학의 핵심이라는 상대성 이론과 양자 역학은 너무 어려워 보이기만 하는데, 물리학 책은 머리 좋은 사람들만을 위한 것일까? 이 책은 이런 의문과 불만(?)을 품은 독자들을 위해 쉽고 재밌는 물리학 입문서로 기획되었다. 비밀은 바로 타임머신.

타임머신이 뭐길래?
타임머신은 1895년 공상 과학 소설에서 처음 등장했다. 어떻게 과거 혹은 미래로 날아갈 수 있을까? 그런데 아인슈타인 이후, 그러니까 1905년 이후 현대 물리학도 같은 질문을 던지고 있다. 과연 시간을 넘나들 수 있을까? 미스터 아인슈타인이 시간 여행에 도전한 것이다. 그래서 이 책은 타임머신을 따라 흥미진진한 물리학 여행을 시도한다.

2. 주요 내용

01 운동과 시간_ 시간 여행을 위한 예비 지식 1
아인슈타인의 특수 상대성 이론을 설명한다. 시간과 공간은 서로 밀접한 관련이 있다. 아인슈타인이 알아낸 시간과 공간의 비밀은? 4차원 시공까지 알아보는 시간 여행 준비 1단계.

02 중력과 시간_ 시간 여행을 위한 예비 지식 2
아인슈타인, 일반 상대성 이론을 통해 중력의 비밀을 풀다! 우주 공간은 휘어져 있다. 중력 때문에 느려지는 시간과 휘어지는 공간, 블랙홀까지 알아보는 시간 여행 준비 2단계.

03 웜홀 타임머신
본격적으로 타임머신을 만들어 보자. 블랙홀은 위험하지만, 웜홀은 안전해? 현대 물리학 기술로 웜홀을 통과해 시간을 거슬러 올라가는 타임머신을 만든다.

04 타임머신의 역설
만약 내가 과거로 돌아가 나의 어머니가 될 소녀를 실수로 살해한다면, 나는 태어날 수 있을까? 해결책은 양자 역학. 양자 역학을 통해 존재의 개념에 대해 다시 생각해 보자.

05 시간은 왜 흐르는가?
시간은 미래로 흐른다. 시간의 흐름을 설명하는 엔트로피란 뭘까? 우주의 시작인 빅뱅, 별의 탄생과 소멸, 우주의 팽창 등 우주의 본질에 대한 해답을 찾다.

3. 흥미로운 부분들

왜 동생이 더 나이를 먹는가?
아인슈타인은 물체가 매우 빠른 속도로 운동하면 물체의 시간은 느려지고 물체가 운동하는 공간은 수축된다는 것을 알아냈다. 이런 특수 상대성 이론을 흥미롭게 보여주는 예가 바로 ‘쌍둥이 역설’. 쌍둥이 형이 매우 빠른 속도로 우주여행을 하고 돌아오면 지구에서 기다리던 쌍둥이 동생보다 훨씬 젊어지게 된다. 물론 속도가 빠르면 빠를수록 형은 더 젊어진다. 어떻게 이런 일이 가능할까? (1장)

블랙홀의 정체
아인슈타인은 지구의 중력 때문에 지구 주위의 우주 공간이 휘어져 있다는 것을 알아냈다. 이렇게 중력에 의해 공간이 휘어진 가장 무시무시한 천체가 블랙홀. 물체는 순식간에 블랙홀의 중심으로 빨려들어 버린다. 하지만 멀리서 보면 물체가 블랙홀에 가까워짐에 따라 물체의 속도는 점점 느려져 가고 표면에 닿기까지 무한한 시간이 걸려서 블랙홀 주변은 마치 시간이 얼어붙은 것처럼 보인다. (2장)

웜홀 타임머신 1, 2호
미국의 물리학자 킵 손(1940~ )은 ‘쌍둥이 역설’과 ‘웜홀’을 이용해 타임머신을 만들어냈다. 웜홀은 블랙홀과 모양은 비슷하지만 구멍 속을 자유롭게 왕래할 수 있다. 필요한 것은 웜홀을 인간이 들어갈 만한 크기로 만들어내는 일. 현대 물리학은 이런 웜홀을 만들어 낼 수 있을까? 처음 킵 손이 타임머신을 연구하자 친구들은 모두 그가 정신이상이 아닐까 걱정했다는데, 그는 왜 타임머신을 연구했을까? (3장)

다세계 해석과 역설의 해결
상상하기 싫은 일이지만, 만약 내가 타임머신을 타고 과거로 돌아가 미래에 나의 어머니가 될 소녀를 살해했다면? 그럼 나는 대체 어디에서 왔지? 이런 역설의 해결 방안은 바로 양자 역학에서 나왔다. 양자 역학은 존재의 개념을 완전히 다시 생각하게 했고 미국의 물리학자 에버렛(1930~82)은 세상에는 여러 우주가 존재하기 때문에 역설이 해결된다고 설명했다. 과연 우주는 여러 개가 존재할까? (4장)

왜 밤하늘에는 별이 빛나고 있는 것일까?
비밀은 바로 우주의 시작, 빅뱅(Big Bang). 우주는 대단히 높은 온도와 밀도에서 폭발적으로 팽창하여 시작되었다고 한다. 만약 우주가 이렇게 폭발적으로 팽창하지 않고 서서히 팽창했다면 우주에는 블랙홀이 여기저기 만들어졌을 것이다. 그러면 현재 우주에서 빛나는 별들은 사라竄버렸을 것이다. 그렇다면 우주 팽창은 무조건 빠를수록 좋은 것일까? 시간이 흐르는 것과 우주 팽창은 어떤 관련이 있을까? (5장

작가정보

저자(글) 후타마세 도시후미

저자 후타마세 도시후미(Futamase Toshifumi)는 1953년 홋카이도에서 태어나 교토 대학교 이학부를 졸업하고 같은 대학교 대학원에서 석사 학위를 취득했습니다. 1982년 독일 막스플랑크 연구소 연구원을 역임한 후 영국 웨일스 대학교 카디프 대학에서 박사 학위를 취득했습니다. 이후 미국 워싱턴 대학교와 일본 히로사키 대학교 등에서 강의를 했고 현재는 도호쿠 대학교의 교수입니다. 전공은 일반 상대성 이론과 우주론입니다. 최근에는 하와이 섬에 있는 일본 국립천문대에서 스바루 망원경으로 중력 렌즈 효과를 관측하는 연구도 하고 있습니다. 주요 저서로는 《그림으로 보는 시간론》, 《그림으로 쉽게 보는 상대성 이론》, 《지금까지 알아낸 우주의 수수께끼》, 《우주의 끝을 탐구하다》 등 다수가 있다.

번역 김성희

역자 김성희는 대학 졸업 후 일본에서 7년간 직장 생활을 하였습니다. 국내로 돌아온 후 한양대학교 대학원에서 박사 과정을 수료하였고 한양대학교와 전북대학교 일어일문학과 강사로 재직 중입니다.