상대성 이론이 이렇게 재미있었나?

상대성 이론이란 무엇인가? - 세상에서 가장 쉬운 물리학 특강
제프리 베네트 지음, 이유경 옮김 / 처음북스 / 2020년 5월

이 책은 아인슈타인이 발표한 2가지 상대성 이론의 내용을 바탕으로 우주천문학에 관해 수학적 공식을 사용하지 않고 그림과 설명으로만 해설한 교양과학서적이다.

책의 내용과 구성은 아인슈타인의 특수 상대성 이론과 일반 상대성 이론의 내용과 의미, 상대성 이론을 통해서 밝혀진 우주 천문학의 사실들을 다루고 있다.

저자는 미국의 천체물리학자 출신의 작가 제프리 베네트이다.

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이 책의 주요 목표는 아인슈타인의 상대성 이론에 대해 해설하는 것인데, 이를 위해 필요한 물리적 현상들을 설명하고 관련 사례들을 독특한 방식으로 소개한다: 

소위 ‘생각 실험’을 통해 상상력을 발휘해 머리 속에서 떠올리는 방식이다.

대부분의 사례에 등장하는 것이 지구를 포함하여 우주 공간에서 벌어지는 현상들이다. 

그 중에서도 개인적으로 단연코 흥미를 끄는 예제가 있다. 바로 블랙홀이다.

블랙홀만큼 아인슈타인의 상대성 원리가 가장 잘 적용되고 이해될 수 있는 적절한 예제가 없나 싶을 정도로 여러 가지 측면들이 이 책에서 등장한다: 

블랙홀은 무엇이고 왜 생기는가? 블랙홀만의 특징은 무엇이고 블랙홀 안에서 무슨 일이 벌어지는가? 과연 수많은 공상 과학 영화에서 단골 소재로 등장하는 수단으로 블랙홀을 통해 공간이동이나 시간 여행이 가능한가?

이런 질문들에 대해 현재까지 관찰이나 실험을 통해 알려진 과학적 사실들에 대한 설명과 이야기들이 책 속에서 다루어지고 있다.

사실 ‘스타워즈’나 ‘스타트랙’처럼 블랙홀을 하나의 이동 수단으로 사용하는 공상과학 영화들이 많지만, 개인적으로 기억나는 영화는 ‘인터스텔라’가 아닌가 싶다. 

책 속에서 묘사된 블랙홀의 모습과 ‘인터스텔라’에서 그려지는 블랙홀의 모습을 비교해보면 놀라게 된다. 

신기한 점은, 이 책의 저술 시점은 2013년 6월이고, 영화의 개봉시점은 2014년 11월이라 약간의 시차가 있어서 영화감독이 이 책을 참고했을 개연성이 있지만, 영화 속 블랙홀 장면이 책 내용에 정확하게 일치하면서도 충실하게 구현한 모습이라고 느끼게 된다. 

특히, 쿠퍼가 블랙홀의 ‘사건의 지평선’을 지나 블랙홀 안으로 진입하고 나서 벌어지는 일들이 그저 대단한 작가적 상상력이라고만 여겼었지만, 다만 발생 확률이 낮을 뿐 전혀 과학적 근거가 없지 않다는 점을 알게 되어 놀랍게 느껴진다.

책의 주제는 물론 상대성 이론의 내용에 초점이 맞추어져 있지만, 보다 근본적인 질문을 저자는 던지기도 한다: 

과학적 이론이 인간에게 의미하는 것은 무엇이고, 과학자가 갖추어야 할 조건과 추구해야 하는 목표는 어떤 것일까 등에 대해 밝히는 저자의 생각은 귀담아 들을 만한 내용이다.

전반적으로, 어려운 주제를 다루고 있지만, 논리적인 전개를 순차적으로 따라가다 보면 과학의 경이로움과 흥미를 느끼게 되는 매력적인 책이다.