과학은 어렵지만 상대성 이론은 알고 싶어

과학은 어렵지만 상대성 이론은 알고 싶어 ㅣ 알고 싶어
요비노리 다쿠미 지음, 이지호 옮김 / 한즈미디어(한스미디어) / 2020년 12월

얼마 전 수학은 어렵지만 미적분은 알고 싶어 라는 책을 통해 수포자들에게 가장 쉬운 미적분 강의를 전해주었던 요비노리 다쿠미 선생님께서 이번엔 과학은 어렵지만 상대성 이론은 알고 싶어 라는 신간을 통해 가장 쉬운 상대성 이론 강의를 들려주십니다.

과학은 어렵지만 상대성 이론은 알고 싶어는 책의 제목에서 알 수 있듯이 과학에 대한 기본지식이 부족한 사람도 이해할 수 있도록 쓰여진 상대성 이론 설명서입니다. 아니, 상대성 이론은 과학의 꽃과 같은 내용이고, 당대의 수많은 과학자들도 제대로 이해하지 못했던 이론을 담고 있는데 과포자, 과알못들이 어떻게 이해할 수 있다는 말입니까?

요비노리 다쿠미 선생님은 문과형 인간이라도 이 책을 읽으면 현대 물리학의 감각이 생길 수 있다고 단언합니다. 책에는 다쿠미 선생님 외에도 수학과 과학에 잼병인 에리라는 등장인물이 나옵니다. 에리는 우리와 같은 과알못을 대변합니다. 다쿠미 선생님과 에리의 대화를 통해 우리는 우리가 몰랐던 사실을 알게 되고, 더 나아가 애초에 질문조차 할 수 없었던 더 깊은 영역까지 호기심을 가지게 됩니다.

여러분은 상대성 이론에 일반 상대성 이론과 특수 상대성 이론이 있다는 사실을 알고 계셨습니까? 뭐가 뭔지를 모르시겠다구요? 상관없습니다. 책을 읽어나가다보면 자연스레 이 둘을 구별하게 됩니다.

아인슈타인 이전 뉴턴역학만이 진리로 여겨질 때에 시간과 공간은 절대적인 것으로 간주되었습니다. 지구에 있든, 목성에 있든, 태양계 바깥에 있든 시간과 공간의 개념은 모두 동일하게 흐르고 픽스되어 있는 절대적인 좌표값이라고 생각했던 것이지요. 그러나 상대성 이론은 이것들이 상대적이라고 이야기합니다. 이 부분이 이해가 되지 않는 이유는 우리의 상식과 감각에 반하는 내용이기 때문입니다. 이해가 가지 않는 것이 당연합니다.

아인슈타인은 이를 사고실험을 통해 검증하였습니다. 우리도 할 수 있을까요? 물론입니다. 먼저 아인슈타인이 세운 가설을 그대로 받아들입니다. 이해가 되지 않아도 일단은 받아들입니다. 그리고 책을 읽어나가며 그것들이 실제로 맞는지 생각을 통해 검증해봅니다. 이 책은 그 검증의 과정을 논리적이고 앞뒤가 자연스럽게 이어지도록 이끌어주는 일종의 사고실험 가이드북인 셈입니다.

우리는 중학교 물리 시간을 통해 상대속도의 개념을 배웠습니다. 그리고 이는 우리의 삶에서 너무나 당연한 것입니다. 지하철이 서로 반대방향으로 지나갈 때 등 우리 삶의 곳곳에서 이를 경험할 수 있습니다. 그런데 빛은 어떨까요? 빛도 상대속도의 개념에 포함될까요? 아닙니다. 빛의 속도는 불변입니다. 여기서 우리의 역학적 지식은 꼬여버립니다. 우리는 언제나 관찰자 시점에서 속도를 상대적으로 측정하곤 했지만 빛은 어떤 경우에도 같은 속도입니다. 빛은 질량이 없기 때문입니다.

아니 그런데 질량이 없더라도 어떻게 상대속도의 개념에서 벗어날 수 있다는 말입니까? 바로 이렇게 생각의 흐름이 꼬여버리는 지점에서 우리가 처음에 합의한 내용, 일단 가설을 받아들인다 를 다시 마음에 새기라는 것입니다. 일단 그렇다고 생각하고 책을 계속 읽어나가십시오.

우리가 이를 직접 실험해볼 수는 없지만 책을 통해 사고실험을 해보면 시간이 상대적이라는 결론에 도달하게 됩니다. 그렇지 않으면 다른 가설들이 무너지기 때문에 이것은 사실입니다. 절대 시간이 존재하지 않는 것, 시간의 느려짐, 쌍둥이 모순 등 당대의 과학자들도 이해하지 못했던 이 개념들이 책을 읽어나가며 그렇지! 그런가?를 반복하며 조금씩 우리의 생각에 스며들어 결국 이 사실을 인정하게끔 만듭니다.

이 책은 여러번 반복해서 읽으시면 더 큰 도움을 받으실 수 있습니다. 에리와 다쿠미 선생님의 대화를 통해 결국 내 생각이 상대성 이론을 인정하게 되는 그 지점까지 함께 나아가 보세요. 나와는 동떨어진 이야기라고 생각했던, 그러나 지금 이순간에도 세상을 움직이고 있는 그 이론, 상대성 이론에 대한 깊은 깨달음을 얻어가실 수 있는 기회가 되실 겁니다.

세상 모든 과포자, 과알못들에게 요비노리 다쿠미 선생님의 과학은 어렵지만 상대성 이론은 알고 싶어를 적극 추천드립니다.

본 리뷰는 출판사를 통해 책을 제공받아 주관적으로 작성하였습니다.