[데일리포스트=김정은 기자] 인류 역사상 가장 유명한 물리학자 중 한명인 알버트 아인슈타인(Albert Einstein, 1879~1955). 그가 발표한 상대성이론은 20세기에 발표된 가장 유명한 이론이라고 할 수 있다. 

물리학에서 상대성이론은 일반적으로 특수상대성이론과 일반상대성이론을 합쳐서 지칭한다. 전자는 아주 빠른 속도, 즉, 광속에 가까운 수준으로 운동하는 물체의 운동학(kinematics)에 대한 내용을 담고 있고, 후자는 아주 무거운 물체가 주위에 미치는 힘을 다루는 동역학(dynamics)의 영역이다.

현대 물리학의 초석인 상대성 이론에 대해 다룬 대표적인 영화는 바로 인터스텔라다. 인터스텔라에서 지구의 시간과 우주의 시간은 다르다. 중력이 강한 블랙홀 근처의 밀러 행성의 시간은 지구보다 훨씬 느리고 밀러 행성의 1시간은 지구 시간으로 7년에 해당한다. 

이처럼 상대성이론에서는 시간과 공간이 통합되어 '시공간'이라 하며 관측자의 운동에 따라 시간의 흐름, 공간적 측정이 달라질 수 있다. 그 결과를 함축적으로 내포한 현상이 시간 지연과 길이 수축이다. 물질과 에너지가 서로 전환 가능하다는 것을 의미하는 공식이 유명한 특수상대성 이론이 도출한 'E= mc^2'이다.

하지만 아인슈타인의 상대성 이론이 탄생하기까지는 다양한 연구 성과를 통해 진리를 찾아가는 여정이 존재했다. 

책에서 살펴보면, 아인슈타인이 상대성 이론을 제창하기 전까지 그리스 아리스토텔레스와 16세기 코페르니쿠스가 주장한 지동설은 갈릴레이까지 이어졌다. 그 후 뉴턴은 갈릴레이가 주장한 관성의 법칙을 통합해 뉴턴 역학을 완성 시켰다. 이후 로런츠가 운동 물체에서의 전자기학에 대한 연구를 통해 뉴턴 역학과의 모순을 밝혀냈지만 최종적인 해결책을 제시하지 못했던 것을 아인슈타인이 마침내 '상대성 이론'으로 해결한 것이라고 정리할 수 있다. 

이처럼 이 책은 상대성 이론의 겉만 간략하게 살펴보는 것이 아닌 상대성 이론이 탄생하게 된 과정과 아인슈타인이 주장한 특수 상대성 이론과 일반 상대성 이론의 기본적인 개념과 원리, 나아가 상대성 원리가 어떻게 활용되고 있는지를 다루고 있다. 

'특수 상대성 이론'이 발표된 것은 1905년이다. 특수 상대성 이론은 양자 역학과 협력하면서 컴퓨터와 통신 기기 안팎에서 전자와 전파 움직임의 기초가 되었고, 고속철도와 제트 비행기의 뒷받침이 되었으며 특히 에너지와 질량의 동등성이 원자폭탄의 탄생으로 이어졌다. 

그러나 특수 상대성 이론은 단점을 갖고 있었고, 따라서 아인슈타인은 이 문제를 해결하기 위해 특수 상대성 이론이 발표된지 10년 후인 1916년에 '일반 상대성 이론'을 발표했다. 전 우주 시공간의 신비, 에너지와 질량의 수수께끼는 아인슈타인이 발표한 상대성 이론에서 밝혀진다고 해도 과언이 아니다. 

많은 사람들이 아인슈타인이라는 인물에 대해서는 잘 알고 있지만 과학 역사상 최고의 이론 중 하나로 꼽히는 상대성 이론에 대해서는 어렵게 느끼게 된다.  

이 책은 "복잡하고 어렵게만 느껴지는 상대성 이론이란 도대체 무엇인가?"를 알고 싶은 사람에게 추천하고 싶은 입문서다. ▲상대성 이론 탄생 이전의 물리학 ▲특수 상대성 이론의 세계 ▲양자역학과 함께 마이크로의 세계로 ▲일반 상대성 이론의 전모 ▲우주론과 함께 매크로의 세계로까지 6개의 테마로 나누어 물리학과 상대성 이론에 대해 자세히 설명한다.

과학 평론가이자 과학 저널리스트인 저자 오미야 노부미쓰는 독자를 끌어들이는 흥미로운 말투와 다양한 그림을 통해 어려운 과학을 재미있게 풀이하기 위해 노력했다. 다만 입문서라고는 해도 전체적인 설명은 다소 깊이가 있어, 어느 정도의 과학적 지식이나 과학적 이해도가 있으면 읽기가 더 수월할 것이다.

저작권자 © 데일리포스트 무단전재 및 재배포 금지