머릿속에 쏙쏙! 상대성이론 노트 - 머릿속에 쏙쏙! 시리즈

사이토가쓰히로

1945년5월3일출생.1974년도호쿠대학대학원이학연구과박사과정을수료했고,현재는나고야공업대학명예교수로재직중이다.전문분야는유기화학,물리화학,광화학,초분자화학이다.

대표저서로는국내에출간된『알아두면쓸모있는식품과학이야기』,『요리로읽는맛있는화학』,『과학과공학의기초를쉽게정리한단위·기호사전』외『확실하게머릿속에들어오는화학시리즈』전18권,『머릿속에들어오는화학시리즈』전16권,『알겠다×알았다!화학시리즈』전14권,『만화로배우는유기화학』,『독의화학』,『한권으로배우는양자화학』,『한권으로배우는발효』,『한권으로배우는화학의역사』등200권이상이있다.

시작하며

제1장상대성이론
01아인슈타인이등장하기전물리학은어땠을까?
0217세기이후의상식이흔들리기시작했다?
03양자론은어떻게탄생했을까?
04상대성이론은어떤학문일까?

제2장상대성원리의기초
01‘갈릴레이의상대성원리’란무엇일까?
02등속직선운동에서는어떤일이벌어질까?
03가속도가작용하면물체는어떻게될까?

제3장광속불변의원리
01‘빛’이란무엇일까?
02빛의속도는항상같을까?
03빛을전하는물질은무엇일까?
04빛의속도는어떻게측정했을까?
05빛보다빠른물질이존재할까?

제4장광속에서의시간지연
01시간의속도는모두같을까?
02광속으로이동하면나이를천천히먹을까?
03광속으로이동할때시간은얼마나느려질까?
04시간이얼마나느린지를나타내는지표가있을까?
05시간지연과상대성이론의관계는?
06쌍둥이역설이실제일어났다고?

제5장광속에서의길이수축
01빛의속도로날면우주선길이가줄어들까?
02속도가빨라지면길이는왜줄어들까?
03빛에가까운속도에서는물체사이의거리도줄어들까?
04광속에서속도를더하면어떻게될까?

제6장에너지와질량은같다
01질량과중량은어떻게다를까?
02광속에가까워지면질량이커질까?
03에너지와질량은어떤관계가있을까?
04질량과에너지는같을까?
05아인슈타인의방정식‘E=mc2’은어떤내용일까?
06입자가쌍으로생기거나사라진다고?

제7장중력과시공간의휨
01‘질량’과‘중력’은어떻게다를까?
02평행선은서로만날수있을까?
03중력이공간을휘게할수있을까?
04중력은빛을휘어지게할까?
05중력작용이사진에찍혔다고?
06‘아인슈타인의마지막과제’란무엇일까?

제8장입자성과파동성
01빛은파동?전자는입자?
02물질에는‘파동’의성질이있을까?
03‘양자화’란무엇일까?
04빛도양자화할수있을까?
05아인슈타인이끝까지인정하지않은이론?

제9장우주를구성하는물질
01우주의기원은?
02항성은어떻게탄생했을까?
03원자는어떻게태어나성장할까?
04별에도수명이있을까?

제10장블랙홀
01별은어떻게생을마감할까?
02일본에서별폭발을관측했다고?
03블랙홀이란무엇일까?
04블랙홀이‘증발’한다고?
05블랙홀의일생은어떨까?
06드디어블랙홀을발견했다고?

제11장우주의미래
01우주는팽창하고있을까?
02우주에관측불가능한존재가있다고?
03앞으로우주는어떻게될까?
04고대인은우주를어떻게생각했을까?

마치며
참고문헌
사진출처

상대성이론,이정도만알면상식이된다

세상에는유클리드의‘기하학’을비롯해‘자연철학의수학적원리’,‘전자기학’,‘열역학’,‘양자론’등대이론이라불리는몇가지이론이있다.그런데어찌나난해한지우열을가리기힘들정도다.그중에서도상대성이론은특히어려운분야로여겨진다.왜그럴까?우리는평소뉴턴의‘절대좌표’와‘절대시간’이감각적으로몸에배어있다.길이는어디서재든같으며,시간은장소불문하고같은속도로흘러간다고생각한다.그러나상대성이론에서는‘속도가아주빨라지면시간이느려진다’와같이상식에어긋난이론을예측한다.

이책은인류역사상가장유명한물리학자중한명인아인슈타인의상대성이론을알기쉽게풀어써미적분으로부터도망친문과수포자들도흥미진진하게읽을수있도록했다.

일상과동떨어져우주의탄생과소멸같이거대한주제를다루는어려운물리학이론중하나로만여겨왔던상대성이론은뜻밖에도우주관측에사용되는입자가속기등천문학관련분야뿐만아니라시간과공간을정밀하게측정해야하는우리삶의모든영역에영향력을미치고있다.스마트폰지도기능과자동차내비게이션은상대성이론을반영한보정이없다면오차가너무커서아무짝에도쓸모없는물건이되었을것이다.또한상대성이론을설명하는방정식중하나인중력장방정식을통해블랙홀의존재를밝혀내기도했다.

필자는상대성이론처럼방대하고난해한대이론을읽어나가기위해서는역설적이게도이해하려는생각부터버리는것이좋다고제안한다.그저편안하게쭉쭉읽어보라는것이다.읽다보면‘믿기힘든사실’이머리에남는다.끝까지완독했다면기억이생생할때다시한번읽어보자.그러면처음에믿기힘들었던부분이‘음,그럴수도있겠다’하며다가온다.상대성이론은조금만이해해도흥미롭게다가온다.우주를무대로빛을타고돌아다니며시간을초월해비약한다.

현대과학은138억년전일어난빅뱅이후우주는계속팽창을거듭해왔다고주장한다.그렇다면우주는앞으로어떻게될까?생물처럼언젠가끝을맞이할까?이책을통해해답을찾아보자.