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세상에서 가장 쉬운 과학 수업 : 일반상대성이론 - 리만 기하학부터 블랙홀 물리학까지 ㅣ 노벨상 수상자들의 오리지널 논문으로 배우는 과학 11
정완상 지음 / 성림원북스 / 2024년 11월
평점 : 
이과생, 과학고, 영재고, 또는 해당 학과를 지망하는 학생들에게 강력 추천하는 책!
감탄에 감탄을 거듭한, 이과생들 또는 과학고나 영재고를 준비하는 학생들을 위한 '노벨상 수상자들의 오리지널 논문으로 배우는 과학'의 11번째 신간 도서가 나왔다. <세상에서 가장 쉬운 과학 수업>은 소개 그대로 노벨상 수상자들의 논문을 기반으로 하여 독자들이 해당 '논문'을 이해할 수 있도록 다양한 기초 배경지식을 알려준 다음 하나씩 차근차근 설명하는 책이다. 마지막에 노벨상 수상자들의 오리지널 영어 논문을 함께 수록하고 있다는 점이 포인트이다.
<세상에서 가장 쉬운 과학수업>시리즈의 특징은 지난 백여 년간의 과학에서 엄청난 발전들을 이룬 과학 원리들을 하나씩 파헤칠 수 있다는 점이다. 길이 남을 업적을 남긴 과학자들이 썼던 논문을 직접 경험하면서 생생한 숨결을 느끼고, 거인들의 어깨 위에서 더 멀리 바라보고 감탄할 수 있다. 또 어떤 독자들은 이 책을 보고 나서 과학자처럼 생각하고 탐구하는 법을 익힐 지도 모른다. 실제로 과학 학습에는 '과학자처럼 흉내 내기'나 '과학자처럼 따라 하기'등과 같은 학습 방법이 있다고 한다. 미래의 과학자들이 다양한 꿈을 품고 이 책을 읽고 있다고 생각하면 뿌듯하기 그지 없다. 이 책은 대화체로 과학의 역사와 배경을 재미있게 설명하고 있으며 그 배경 뒤에 나왔던 과학자들의 오리지널 논문을 풀어가는 형식으로 되어 있다.
'세상에서 가장 쉬운 과학수업'의 11번째 책은 많은 사람들에게 알려진 아인슈타인의 <일반상대성 이론>이다. 아인슈타인은 일반상대성이론으로 1921년 노벨상을 수상하였다. '세상에서 가장 쉬운 과학수업'시리즈에서 다루는 노벨상 수상 논문들은 성인은 물론이고 교사에게도 난해한 경우가 많으며 전공이 아닌 경우에는 이해가 쉽지 않다. 한마디로 어렵다. 쉬운 책은 아니다. 상대성이론이 학생들에게 너무 어려운 것 아닌가 할 수 있겠지만 현재 우리나라 국가교육과정에서 고등학교에 특수상대성이론과 일반상대성이론이 도입되었다. 상대론의 기본 원리와 이에 의해 나타나는 현상에 대해서는 이미 학습하고 있으므로 생각보다 친숙한 주제이다.
일반상대성이론은 아인슈타인에 의해 만들어진 우주, 천체 등의 문제를 해결하는 이론이다. 책에서는 일반상대성 이론을 본격적으로 다루기 전에 곡선 이론, 가우스와 리만의 곡면 이론, 케플러법칙 등을 먼저 설명한다.
'세상에서 가장 쉬운 과학수업'에는 초반부에 '펜로즈 박사'의 깜짝 인터뷰가 실려 있다. 간략하게 특수상대성이론과 일반상대성이론의 차이에 대해 설명하고 리만 기하학, 아인슈타인의 논문 개요, 1916년의 논문이 일으킨 파장에 대해 대화식으로 설명한다.
<일반상대성 이론>에서 가장 먼저 다루는 내용은 바로 기하학이다. 파피루스 기록과 유클리드 기하학 등 기하학의 역사에 대해 알아본다. 유클리드 기하학은 현재 초중고학교에서 다루는 내용으로 유클리드 원론에 어떤 내용이 있는지, 어떤 식으로 가정을 이용해 정리를 증명하였는지 설명한다. 비유클리드 기하학은 대학과정부터 다루지만 차근차근 설명을 따라가다 보면 충분히 이해할 수 있는 수준이다. 너무 어려운 부분은 다루지 않고 있으며 쌍곡 기하학과 구면기하학에서 삼각형의 내각의 합이 180도보다 작거나 크게 된다는 것에 대해 이야기한다.
리만기하학과 곡률, 구 좌표계, 4차원의 시공간, 관성질량과 중력질량, 중력만들기 등 아인슈타인의 논문을 이해하기 위해 필요한 이론들에 대해 설명하고 나서 '일반상대성 이론'에 대해 다룬다. 대학과정에서 나오는 수식들이 수시로 등장하지만 꼭 이 수식을 전부 알아야 할 필요는 없으며 책을 한번에 읽지 말고 여러 차례 읽으면서 자신이 이해할 수 있을 만큼 가져가면 된다.
수학과 과학, 특히 물리학에 관심이 많은 독자라면 '세상에서 가장 쉬운 과학수업'시리즈를 읽으면서 노벨상 수상자들의 자취를 따라가보길 바란다.