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과학은 어렵지만 상대성 이론은 알고 싶어 ㅣ 알고 싶어
요비노리 다쿠미 지음, 이지호 옮김 / 한즈미디어(한스미디어) / 2020년 12월
평점 : 
전국과학교사모임 추천도서, 교양물리학
<과학은 어렵지만 상대성 이론은 알고싶어>.
사실, 알고 싶은데 복잡한 수식으로 이루어졌을 것이라는
부담감에 이론을 이해하려는 시도도 하지 않게 되는데요.
이 책은 부담없는 두깨로 차근차근 읽어보며
수식으로 이해하는 것이 아닌 관련된 물리 이론들을 알아보며
글로 배워보는 상대성 이론 책이랍니다.
상대성 이론에는 ‘특수’와 ‘일반’의 두 가지가 있습니다.
왠지 ‘일반’이 더 쉬운 개념이겠거니 생각했는데,
‘시간과 공간’을 주제로 한 ‘특수 상대성 이론’에
‘중력’을 더한 개념이 ‘일반 상대성 이론’이라는 사실.
그리하여, 이 책에서는 시간과 공간이라는 두 가지만 고려한
‘특수 상대성 이론’으로 상대성 이론을 먼저 이해해보게 됩니다.
상대성 이론은 뭐가 그렇게 대단한 것일까요?
19세기 이전의 사람들은 물체의 운동은 ‘뉴턴 역학’을 이용해
거의 정확하게 예측할 수 있다고 생각했습니다만,
1864년 ‘맥스웰 방정식 (제임스 클라크 맥스웰이 수학적으로 정리한
전자기학의 기초방정식)에서 전자기학과 뉴턴 역학 사이에
서로 모순이 발생한다는 사실을 알게 되고,
여기에서 ‘상대성 이론’이 모순을 해결했다고 합니다.
바로, ‘빛의 속도’에 대해 아인슈타인이 새로운 견해를 주장하면서 그 모순을 해결하게 되지요.
상대성 이론은 '시공의 물리'라 부르니,
여기에서 '동시의 상대성' 개념이 중요합니다.
상대성 이론은 '빛'을 이용한 물리학 이론이거든요.
'동시'라는 의미를 보통 이해하듯 같은 시간이 아닌,
어느 관점에서 보느냐에 따라 '동시가 어긋난다'는 것을
이번 빛의 움직임을 통해 이해해 보게 됩니다.
책은 특수 상대성 이론의 포인트를 세 가지로 정리합니다.
- 시간이 느려짐
- 공간이 줄어듦
- 에너지 = 질량
그리고, 차근차근 그 포인트를 설명해 주는데요.
세 가지의 포인트에 대해서 간단한 수학식으로
이론을 쉽게 이해시켜주게 됩니다.
책의 소개에서 주장했듯이,
'피타고라스의 정리'라는 중학교 수학으로
수식의 정리를 보여주며,
논리적으로 상대성 원리를 알려주는데,
'움직이는 기차'안에서의 시점과
밖에서 보는 위치에서 시점을 비교하면서
시간의 느려짐과 공간이 줄어드는 현상을 증명해봅니다.
피타고라스의 정리를 이용해 증명해주기에,
막연하던 어려움이 제거가 됩니다.
또한 '질량 보존의 법칙'을 당연하게
물리의 원리로 받아들였다면,
상대성 이론을 이해해보면서,
미세하게 진리이지만은 않다는 것도 알게 되죠.
'핵분열'을 통해 입자수가 변하지 않는다 해도,
열에너지의 방출로 질량이 줄어들 수도 있다는 사실.
교양 물리학 <과학은 어렵지만 상대성 이론은 알고 싶어>는
피타고라스의 정리만 안다면 이해할 수 있게
간단한 수식으로 설명해주고,
이해하기 쉬운 설명을 넘어,
특별수업으로 일반인들이 쉽게 접하지 못한
'시공도: 시간과 공간에 관한 그래프'도 소개해주면서
어렵지 않지만 상대성 이론에 대한 핵심적인 공부는 더하는
지적인 물리학 책이었답니다 ;)
