만화로 보는 이해하면 짜릿한 상대성이론 (빛의 속도부터 쌍둥이 역설까지 번쩍이는 물리학 이야기)

만화로 보는 이해하면 짜릿한 상대성이론 (빛의 속도부터 쌍둥이 역설까지 번쩍이는 물리학 이야기)

$15.00
Description
늘었다 줄었다, 마법 기차 타고 떠나는
이상하고 아름다운 상대성이론 여행
알듯 말듯 수수께끼 같은 상대성이론의 비밀을 풀기 위해 유쾌한 부녀가 다시 뭉쳤다. 《만화로 보는 이해하면 짜릿한 상대성이론》은 과학철학계의 노벨물리학상이라 불리는 라카토스상을 수상한 과학자 아버지와 그래픽 아티스트인 딸이 아인슈타인 상대성이론의 주요 개념을 직관적인 그래픽과 함께 보기 쉽고 읽기 쉽게 정리한 책이다. 《만화로 보는 이해하면 이상한 양자역학》을 통해 양자역학의 세계를 여행한 두 저자는 이번에도 역시 특유의 위트 넘치고 기발한 비유로 상대성이론을 설명한다.
이 책의 이야기가 펼쳐지는 무대는 무한히 뻗어 있는 선로 위의 열차다. 주인공은 마치 서부영화의 한 장면처럼, 열차 위에 올라타 다른 열차로 뛰어넘고, 총격전을 펼치기도 한다. 그런데 이 미친 열차에서는 시간이 늘었다 줄었다, 길이가 늘었다 줄었다 한다. 독자들은 주인공과 함께 열차 위를 뛰어넘으며 ‘시간 팽창’, ‘동시성의 상대성’, ‘길이 수축’ 같은 특수상대성이론의 수수께끼 같은 특성을 이해할 수 있을 것이다.
그림을 이용한 비유와 상징만으로 상대성이론을 설명한다고 아쉬움을 느낄 필요는 없다. 이 책 후반부에 실린 ‘괴짜를 위한 노트’에는 이 책에 소개된 각 예시를 설명하는 정확한 값과 방정식이 실려 있다. 물리학 교수이자 라카토스상 수상자인 제프리 버브가 특별히 공들여 작성한 부분이다. 정확한 수치를 계산해야 마음이 놓이는 독자들도 충분히 만족할 수 있을 것이다.
저자

타냐버브

TanyaBub
예술과과학의접목을꿈꾸는과학작가.캐나다맥길대학교에서과학철학을,에밀리카아트앤디자인대학교에서순수예술을공부했다.20여년동안컴퓨터프로그래머로일하면서자연스레과학만화를그리기시작했다.《만화로보는이해하면이상한양자역학》에이어서이책역시아버지인제프리버브와함께썼다.현재캐나다빅토리아에서두자녀와함께시를지으며가족을위한SF영화를구상하고있다.

목차

서문
이책의사연과읽는방법

시작하는글_빛은정해진속도로움직인다
에피소드I_시간은상대적이다
에피소드II_움직임에따라길이가수축하는동시성도마찬가지다
에피소드III_이것은매우특정한어떤양으로작용한다
에피소드IV_그로인해에너지와질량의등가원리가밝혀졌다
보너스코너_닭이먼저인가,달걀이먼저인가?
괴짜를위한노트_회의적인상대주의자를위하여

출판사 서평

빛의속도만큼짜릿하게격파하는상대성이론

“빛은정해진속도로날아가며,결코느려지거나빨라지지않는다.속도가빨라지면시간이느리게흐르고,길이는수축한다.동시에일어나는사건도관찰자의상태에따라상대적이다.”
이말은상대성이론을응축한말이자이책에서하는이야기의핵심이다.이책은상대성이론,그중에서도특히특수상대성이론의3가지주요효과인‘시간팽창’,‘동시성의상대성’,‘길이수축’을중점적으로설명한다.
상대성이론은“균일한직선운동을동시에표기하는두좌표계”에서일어나는일에대한이론물리학적해석이다.상대성이론을제대로이해하려면“공간과시간,물질에관해생각해왔던방식을근본적으로바꿔야”한다.우리가직관적ㆍ관념적으로가지고있던세계에대한이미지를바꿔야한다.마찬가지로이책을이해하기위해서도생각을완전히바꿔야한다.
이책에등장하는열차는어떠한가속도,감속도하지않는다.완전한등속직선운동을한다.주변에속도를비교할어떤것도없다.미세한진동도저항도없다.이열차위탑승객에게는열차가완전히정차해있는듯느껴질것이다.밋밋하고심심하기만할것같은열차여행은페이지를넘기는순간세상에서가장어질어질하고아찔할여행이될것이다.독자들은어쩌면책을읽으며‘뭔가이상한일이생겼어’,‘무언가를놓쳤을거야’혹은‘어쨌든이책은말도안되는책이야’하고생각할수있다.하지만,이상한일은생기지않았고,놓친것은없으며,말이된다.

속도가빠르면시간이늘어나고공간이줄어든다고?
광속불변의법칙이만드는시간팽창,동시성의상대성,길이수축

100km/h로달리는차A옆에100km/h로나란히달리는차B가있으면,A의관점에서B는정지상태로보인다.반면에B가맞은편에서100km/h로달려오면A의관점에서B는200km/h로다가오는것처럼보인다.이것이기본적인‘갈릴레오상대성’,즉속도의상대성이다.하지만빛은속도의상대성을따르지않는다.299,792,458m/s라는정해진단하나의속도로만날아간다.
우주의그무엇도빛보다빠를수없다.빛조차빛보다빠를수없다.즉빛은빛을추월할수없다는것이다.심지어빛의절반속도로달리는우주선에서레이저총을쏘더라도그레이저빛은빛의1.5배속도가아닌,정해진단하나의속도,즉빛의속도로만날아간다.이것이광속불변의법칙이다.여기서모든일이일어난다.시간이늘어나고공간이줄어든다.
광속불변의법칙은먼저시간의절대성을깨뜨린다.“빠르게이동하는물체에서시간은느리게흐른다.”지구에남아있는쌍둥이가늙어가는동안빛의속도로여행하는쌍둥이는여전히어린‘쌍둥이의역설’이다.하지만정확하게표현하자면,이역시관찰자의관점에따라다른상대적인경향이다.정확하게표현하자면빠르게움직이는물체의시간은그물체를바라보는관찰자의시점에서는느려지는것처럼보일뿐이다.시간은상대적이고,시간은팽창한다.
빛은정해진속도로움직이므로시간은상대적이어야하며,이는길이역시수축할수밖에없음을의미한다.빠르게움직이는물체는움직이는방향과평행하는길이로압축된다.빠르면빠를수록더수축된다.시간과공간은엄격하거나절대적이지않다.움직이고,팽창하며,수축한다.우리가세상을살아가며경험을통해굳건히쌓아올린시간과공간의특성을완전히무시한다.
상대성이론은현실세계에서는구현할수없는시공간에서펼쳐지는물리이론이다.하지만그것을통해인류는우주의비밀에더깊이다가설수있었다.열차여행을통해상대성이론의주요개념을설명하는이책을통해우리는시간과공간,세계와우주에대한고정관념을넘어서는새로운시각을얻을수있다.