상대성이론, 빛의 속도로 이해하기

시공간·중력·관측의 핵심만 도식으로 풀어낸 안내서

사유의서재 지음

스마트북 2025년 11월 03일 출간

작품소개

책소개

빛을 공통 기준으로 삼아 시간과 공간, 인과의 질서를 한 장의 지도처럼 해설한 상대성이론 입문서다. 동시에의 흔들림, 시간 지연과 길이 수축, 속도 합성의 새로운 문법을 사고실험과 도식으로 풀어 주고, 시공간 다이어그램과 질량–에너지 등가, 등가원리와 곡률, 별빛 굴절·중력 시계 지연·궤도 틀어짐·중력파까지 핵심 사례를 연결한다. 좌표에 의존하는 값과 좌표에 무관한 관계를 분리해 설명하므로 수식 없이도 개념의 뼈대를 이해할 수 있으며, 위성항법의 시간 보정 등 일상 기술에서 상대성이 실제로 어떻게 작동하는지도 구체적으로 보여 준다.

목차

프롤로그: 빛이 기준이 될 때 벌어지는 일

제1장 절대시간이라는 직관이 흔들릴 때

제2장 두 가지 약속으로 시작하는 특수상대성이론

제3장 시간이 늘어나는가 느려지는가

제4장 길이는 누가 재느냐에 따라 달라진다

제5장 속도는 더해도 빛을 넘지 않는다

제6장 시공간이라는 한 장의 지도

제7장 질량과 에너지가 서로를 비춘다

제8장 중력은 끌어당김이 아니라 길잡이다

제9장 곡선 위를 걷는 자연

제10장 빛도 굽고 시간도 달라진다

제11장 중력이 파동이라면 세계는 어떻게 흔들리는가

제12장 상대성은 일상 기술에서 어떻게 일하나

에필로그: 절대가 사라진 자리에서 얻는 확실함

책 속으로

“상대성은 모든 것을 흔드는 이론이 아니다. 변하는 값과 변하지 않는 관계를 가르는 문법이다.”
“빛의 속도를 같게 두면, 시계와 자가 스스로 조정된다. 시간은 느려지고 길이는 줄어든다.”
“중력은 끌림이 아니라 바닥의 모양이다. 자유낙하는 곡선이 아니라 휘어진 바닥 위의 직진이다.”
“정확한 시간보다 중요한 것은 같은 시간이다. 표준과 보정이 합의될 때 좌표는 표류하지 않는다.”

출판사 서평

상대성은 어렵다는 선입견부터 내려놓게 하는 안내서다. 이 책은 공식을 나열하는 대신 관측과 약속에서 출발한다. 빛의 속도를 같게 둔다는 단 하나의 기준이 어떻게 동시에의 개념을 흔들고 시간 지연과 길이 수축을 낳는지, 시공간 다이어그램을 따라 차근차근 보여 준다. 독자는 좌표에 따라 변하는 값과 좌표와 무관한 관계를 구분하는 법을 익히며, 특수상대성이론의 핵심을 한 장의 지도처럼 그릴 수 있게 된다.

일반상대성이론 파트에서는 중력을 끌어당기는 힘이 아니라 공간의 모양으로 설명한다. 엘리베이터 사고실험으로 등가원리를 직감하고, 곡률이 있는 바닥에서 자유낙하가 왜 가장 곧은 길이 되는지를 직관적으로 이해한다. 별빛 굴절, 중력에 의한 시계의 느려짐, 궤도의 미세한 틀어짐, 중력파 검출 같은 검증 사례를 연결해 이론과 관측이 만나는 지점을 분명하게 짚는다.

상대성은 교실을 넘어 일상 기술 속에서 일한다. 위성항법의 시간 보정, 가속기에서의 수명 연장, 중력 렌즈로 은하의 질량을 재는 방법처럼 익숙한 사례를 통해 이론의 효능을 체감하게 한다. 각 장은 질문으로 시작해 사고실험과 도식으로 설명을 전개하고 마지막에 한 줄 정리로 핵심을 남긴다. 수식에 부담이 있는 독자도 개념의 뼈대를 놓치지 않도록 구성했다.

처음 배우는 학생에게는 쉬운 입문서가, 다시 정리하려는 독자에게는 빈틈을 메우는 개념노트가 될 것이다. 우리는 절대가 사라진 자리에서 더 확실한 기준을 얻는다. 같은 시간을 약속하고 같은 문장으로 기록할 때 세계는 예측 가능해진다. 이 책은 바로 그 약속과 기록의 언어를 독자의 손에 쥐여 준다.

인물정보

저자(글) 사유의서재

사유의서재는 철학·과학·역사 등 인문사회 전반의 고전과 현대 담론을 교차 분석해 실행 가능한 인문 기술서를 집필하는 프로젝트 그룹이다. 감상의 언어가 아닌 운영과 성장의 언어로 개념을 번역하며, 질문·적용·점검의 루틴을 통해 독자가 스스로 사고 체계를 세우도록 돕는다.