빛보다 느린 세상(체험판)

최강신 지음

MID(엠아이디) 2016년 08월 05일 출간

작품소개

책소개

“쉽게 설명하는 상대성이론”은 없다!
시간과 공간에 대한 새로운 이해, 상대성이론을 제대로 파헤친다!

상대성이론은 인간이 일상생활에서 형성한 고정관념을 부인하는 이론이다. 대부분의 사람은 상대성이론이라는 이름만 들어도 이해하기를 포기하고 만다. 고등학교 과정에서 상대성이론을 다룬다고는 하나, 이를 실제로 이해하는 학생이 얼마나 되는지는 의문이다. 상대성이론을 증명하는 수식과 상식에 반하는 논리구조는 상대성이론을 이해하는 데에 더 큰 어려움을 안기고는 한다.

그렇다면 상대성이론을 이해하는 가장 쉬운 방법은 무엇일까? 상대성이론을 쉽게 설명해달라는 대중의 목소리는 계속해서 들려오고 있지만, 실제로 상대성이론을 쉽게 설명해낼 수 있는 방법은 없다. 상대성이론에 관련한 책을 수십 권 읽어본 누군가는 말한다. 자신은 상대성이론을 아는 것이 아니라 상대성이론을 안다고 ‘착각’하고 있다고. 상대성이론에 대한 설명을 반복해서 익히다 보니 그에 대한 친밀함을 쌓게된 것이다. 이보다 상대성이론을 쉽게 이해하는 방법은 인간이 자연스럽게 습득한 고정관념을 탈피하는 데에 있다. 그리고 이 고정관념을 탈피하려면 논리적으로 상대성이론의 개념을 습득해야 한다.

최강신 교수의 책은 수식을 거의 쓰지 않고 상대성이론을 차분하게 논증하며 탐구한다. 난해한 이론의 이해를 위해서 걸림돌이 되는 수식을 뒤로 미루고, 직관과 철저한 논리로 상대성이론의 결과는 물론 상대성이론 자체를 이해하도록 한다. 빛의 속도가 광원과 관찰자의 그 어떠한 상황과도 무관하게 일정하게 측정된다는 전제 하나로부터 출발한 논리의 전개는 평균 수준의 인내만 있으면 따라가는데 무리가 없을 정도로 친절하다. 상대성이론을 이해하기 위한 이 여정에서 저자는 쉽게 가기 위해 대충 넘어가는 부분 없이 확실하게 독자들을 안내한다.

목차

추천사
서문
들어가며 : 상대적인 시간

제 1부. 특수 상대성이론
1. 가만히 있다는 것
2. 자연스러운 상태
3. 세상의 중심
4. 속도가 변한다, 힘을 받는다
5. 빛의 성질
6. 빛의 속력은 변하지 않는 것처럼 보인다
7. 동시에 일어난 두 사건은 보는 사람에 따라 동시가 아닐 수도 있다
8. 길이와 시간은 절대적이지 않다
9. 시간을 다시 생각해보다
10. 길이를 다시 생각해보다
11. 질량을 다시 생각해보다
12. 시간과 공간의 대칭. 사차원 시공간

제 2부. 직관을 넘어서는 특수 상대성이론
13. 누구의 시간이 느리게 가나: 쌍둥이 역설
14. 누구의 길이가 짧아지나
15. 길이가 짧아지는 것인가, 아니면 짧아 보이는 것인가
16. 동시성 파괴에 모순은 없나
17. 물체가 다가오거나 멀어지면 시간 흐름이 달라진다
18. 물체가 다가오거나 멀어지면 돌아가 보인다
19. 빛보다 더 빠르게 움직이는 것은 시간을 거꾸로 거슬러간다

제 3부. 일반 상대성이론
20. 지상의 불완전한 운동과 하늘의 완전한 운동
21. 달도 사과처럼 땅에 떨어진다.
22. 중력
23. 빛도 땅에 떨어진다
24. 모든 것이 떨어진다면, 그것이 자연스러운 상태가 아닐까
25. 중력은 가속도와 구별할 수 없다
26. 중력 때문에 달라지는 시간, 그에 따라 이동하는 물체
27. 휜 공간에서 힘을 받지 않고 나아간다
28. 아인슈타인 방정식의 내용
29. 블랙홀
30. 일반 상대성이론의 검증
31. 시간과 공간

제 4부. 수식으로 이해하는 상대성이론
32. 자연스러운 상태
33. 얼마나 느리게 흐르나
34. 질량과 에너지
35. 빛의 속력이라기보다는 자연의 기본 상수
36. 중력과 등가 원리
37. 중력 때문에 빛이 휘는 효과
38. 휜 공간의 기술
39. 아인슈타인 방정식의 형태

참고자료와 간단한 해설
용어 설명
주석

출판사 서평

일반상대성이론을 이해해보려고 외국의 물리학자가 쓴 책을 읽다가 중도에 포기한 적이 있다. 최강신 교수의 책으로 다시 도전해보니 그래도 '뭔가 감을 잡은 것 같다'는 '착각'이 들었다. 상대성이론을 알고 싶은 독자들에게 ‘절대’ 추천하고 싶은 책이다!
강석기 : 과학작가, 『사이언스 칵테일』 저자

어려운 수학의 도움 없이, 오직 상상력에 대한 자극과 대화를 통해 우리를 상대성이론의 경이로운 세계로 이끌어 주는 놀라운 책이다. 많은 독자들이 이 책을 통해 상상의 즐거움과 상대성이론의 오묘함을 맛볼 수 있기를 바란다.
계범석 : 부산대 물리학과 교수

독자들의 입장에서 친절하고 자세하게 상대성이론의 세계로 안내하는 이 책은 상대성이론을 제대로 알고 싶어 하는 사람들을 만족시켜 줄 수 있는 흔하지 않은 책이다. 이 책을 통해 상대성이론과 만나고 세상과 자연에 대해 다시 한 번 생각해 볼 수 있게 되기를 바란다.
곽영직 : 수원대 물리학과 교수

어려운 상대성이론을 수식을 쓰지 않고 주로 그림으로 이해시키려 한 이 책을 읽으면 중력을 가지고 우주를 이해하려는 현대 물리학자들이 무엇을 하고 있는지 알 수 있을 것이다. 아니, 거기에서 그치는 것이 아니라 궁극적으로 독자 스스로 자신이 존재하는 우주를 만든 기본 방정식을 대하게 된다는 경이로움을 느낄 수도 있겠다.
김진의 : 서울대학교 명예교수

100년 전 아인슈타인이 고민했던 것이 무엇이었는지, 또 어떤 아름다운 논리 구조로 상대성이론이 이루어졌으며, 어떤 정밀한 물리학 실험을 통해 검증받았는지를 이해하고 싶은 분들에게 친절하지만 결코 가볍지 않은 가이드북으로 추천한다.
박성찬 : 연세대 물리학과 교수

작가정보

저자(글) 최강신

이화여자대학교 스크랜튼학부 교수. 서울대학교에서 이론 물리학을 공부하고 박사학위를 받았으며, 독일 본(Bonn) 대학교, 교토대학교, 한국 고등과학원에서 연구하였다. 힘과 물질의 기본 단위를 미세한 끈으로 보는 끈이론에서 입자 물리학의 표준모형을 이끌어내는 연구를 하고 있으며, 일반 상대성이론을 초대칭으로 확장한 초중력의 형태에 대한 연구도 하고 있다. 학생들과 과학과 사회에 대하여 토론과 글쓰기를 같이 하며 서로 배움을 주고받고 있다.