잠 못들 정도로 재미있는 이야기 <상대성 이론>

상대성 이론 ㅣ 그림으로 읽는 잠 못들 정도로 재미있는 이야기
오미야 노부미쓰 지음, 조헌국.이영란 옮김 / 성안당 / 2020년 5월

　이 책은 <그림으로 읽는, 잠 못들 정도로 재미있는 이야기> 시리즈의 상대성 이론 편이며, 이 책 이외에 우주, 인공지능과 테크놀로지, 비행기, 화학, 생물 등 다양한 분야의 시리즈가 있다. 이 책의 저자 오미야 노부미쓰는 과학 평론가이자 과학 저널리스트로, 이 책뿐만 아니라 어려운 과학을 최대한 재미있고 알기 쉽게 이해할 수 있도록 다양한 책을 저술했다.

　상대성 이론은 1905년 아인슈타인이 발표한 이론으로, 시·공간은 우리가 알던 것과는 달리 상대적이라는 이론이다. 공간은 3차원적인 형상으로 절대적인 공간의 기준이라는 것보다는 내가 어디에 있냐에 따라서 상대적일 수 있다는 것은 충분히 받아들이기가 쉽지만 시간이라는 것은 굉장히 당혹스럽다. 보통 시간은 모두에게 똑같이 주어지고, 똑같이 흐른다고 생각하기 때문이다. 절대적인 시간의 기준이 있고 다른 나라에서 시차가 나는 것은 단순히 지구가 둥글기 때문이며, 전 세계 시간도 그리니치 표준시라고 해서 어쨌든 기준이 있다.

　상대성 이론을 접하기 위해서는 우선 지구가 아닌 우주로 범위가 확장되어야 한다. 또한 상대성 이론을 알기 전에 광속 불변 원리를 알아야 하는데, 말 그대로 광속은 변하지 않는다는 것이다. 물체의 움직임은 가만히 서서 볼 때와 달려가면서 볼 때 움직임의 속도는 당연히 다르게 느낀다. 그러나 빛의 속도는 항상 299,792,458m/s의 속도를 가진다. 그래서 가만히 서서 빛이 일정 거리를 이동하는 것을 보았을 때도 299,792,458m/s의 속도이고, 우주선을 타고 이동하면서 같은 거리만큼 빛이 이동하는 것을 보았을 때도 299,792,458m/s의 속도이다. 그러면 우리가 이미 알고 있는 속도=거리/시간 공식에 의해 시간이 달라질 수밖에 없다.

　과학에서의 양대 산맥을 이루는 양자역학과 상대성 이론이 양대 산맥을 이루고 있는데 언뜻 보기에는 양자역학이 상상할 수 없는 세계의 움직임이기 때문에 받아들이기가 힘들 것 같지만 막상 접해보면 상대성 이론이 더 받아들이기가 힘들 것이다. 시간이 절대적이라고 당연히 여겨왔기 때문이다. 이 책은 받아들이기 힘든 상대성 이론을 쉽고 재미있게 설명한다. 또한 많은 그림과 그래프가 보조 자료가 이해를 돕는다. 이 책은 상대성 이론이 탄생하기 전 고전 물리학부터 시작하기 때문에 고전 물리학과 상대성 이론 이후의 현대 물리학이 어떤 차이점이 있는지를 생각해볼 수 있다. 어떻게 특수 상대성 이론이 탄생했고, 이를 이해할 수 있도록 빛의 속도가 왜 일정한지, 움직임에 따라 물체의 크기가 변하는 이유, 에너지-질량 등가 원리에 의해 질량이 증가하는 이유 등을 그래프를 통해 쉽게 이해할 수 있다. 약간의 수학 공식들이 중간중간 나오지만 공식 자체를 이해하고 외우지 않더라도 이해할 수 있으며, 입문서이긴 하지만 전체적인 설명이 아이들이 읽기에는 조금 힘들 것으로 느껴지며, 약간의 과학적 지식이나 과학적 어휘의 이해도가 있으면 더 읽기가 수월할 것이다.