상대성이론은 크게 두 가지로 나뉜다. 특수상대성이론과 일반상대성이론이다. 일반상대성이론은 완전히 이해하려면 청춘을 모조리 바칠 각오가 필요할 만큼 어렵다고 한다. 즉 이 책은 일반인도 짧은 시간 안에 그 개념을 이해할 수 있는 ‘특수상대성이론’을 다루고 있다. 필요한 지식은 중학교 수학뿐이며, 그마저도 ‘피타고라스의 정리’만 사용할 거라고 하는데, 정말 그것만으로 가능할까? 하나 더 있다. 특수상대성이론은 시간과 공간에 관한 이론이므로 시간과 거리와 속도의 관계를 염두에 두는 것이 필요하다.

특수상대성이론을 공부하면 ‘모든 것은 상대적이다’라는 사실을 알 수 있다고 한다. 이것을 세 가지 포인트로 정리하면 1. 시간의 느려짐, 2. 공간의 줄어듦, 3. 에너지=질량 이라는 것이다. 움직이고 있는 것은 시간이 느려진다. 그러나 이것은 시간 자체가 느려진다는 의미가 아니다. 움직이고 있는 것의 길이가 줄어든다고 하는데 이것은 우리가 물체가 빠른 속도로 지나갈 때 약간 체험할 수 있는 현상이기도 하다. 질량과 에너지가 같다는 것은 서로 교환 가능하다는 것이다.

상대성이론의 핵심 열쇠는 ‘빛의 속도’다. 이것이 중요한 이유는 변하지 않는 기준이기 때문이다. 앞서 모든 것은 상대적으로 인식된다고 했는데, 빛만은 모든 관찰자에게 일정한 속도로 측정된다는 것이 특징이다. 그리고 어떤 물체도 빛의 속도를 뛰어넘을 수 없다는 사실이 중요하다. 이는 모든 사물 간의 관계에서 비롯되는 상대속도를 무시하는 유일한 존재가 빛이라는 것을 의미한다. 이것으로 확인되는 또 하나의 사실은 어떤 관성계에서든 물리 법칙은 변하지 않는다는 사실이다.

앞서 속도와 시간, 거리의 관계를 이해하는 것이 중요하다고 했는데, 빛의 속도가 일정하다는 것은, 바꿔 말하면 변하는 것은, 아니 변해야 하는 것은 거리와 시간이라는 의미가 된다. 즉 우리가 절대적이라고 생각하는 시간의 개념도 상대적이라는 사실이다. 이 책은 이렇게 빛의 속도라는 절대 기준을 중심으로, 시간이 느려진다는 것과 공간이 줄어든다는 것, 그리고 질량과 에너지가 같다는 의미를 약간은 복잡한 공식을 첨가해 가르쳐주고 있다.

* 네이버 리뷰어스클럽 카페 이벤트를 통해 출판사로부터 책을 무상으로 제공받아 읽고 쓴 서평입니다.

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과학은 어렵지만 상대성 이론은 알고 싶어

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