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품목정보
| 발행일 | 2024년 09월 10일 |
|---|---|
| 쪽수, 무게, 크기 | 152쪽 | 152*224*20mm |
| ISBN13 | 9788961673525 |
| ISBN10 | 8961673521 |
뉴턴의 우주에서 아인슈타인의 우주로
벤자민 해로우 저 / 권혁 역
|
돋을새김
|
2024년 09월 10일
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저자 소개 (2명)
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“뉴턴 이전의 태양계는 형태도 없고 텅 비어 있었지만 뉴턴이 등장하면서 빛이 생겼다. 지구상의 물질뿐만 아니라 그 너머의 행성과 태양, 별에도 적용하는 법칙을 발견한 것은 뉴턴을 초인의 반열에 올려놓는 업적이다.”
--- p.18
뉴턴의 위대한 업적은 지구에만 있는 특이한 성질로 여겨졌던 이 ‘중력’이 물질의 보편적인 성질이어서, 지구뿐만 아니라 달과 태양에도 적용되며, 실제로 달과 행성들의 운동이 중력에 근거해 설명될 수 있다는 것을 보여준 데 있다. 그러나 그의 가장 위대한 업적은 천체를 규정하는 운동을 탁월한 일반법칙으로서 정량적으로 표현해 낸 것이었다.
--- p.25
뉴턴은 달이 지구 주위를 계속 공전하는 것은 지구의 중력 때문이라고 추론했다. 다음으로 중요한 단계는 이 운동을 조절하는 법칙을 발견하는 것이었다. 케플러가 태양 주위를 도는 행성들의 움직임을 관찰한 것은 더 없이 귀중한 가치를 지니고 있다. 뉴턴은 이를 통해 인력이 거리의 제곱에 반비례한다는 가설을 추론해냈다.
--- p.27
뉴턴과 아인슈타인 모두 운동의 수학에 대한 심오한 연구를 통해 중력이론을 이끌어냈지만, 뉴턴의 운동 개념은 아인슈타인과 다르다. 더구나 뉴턴 시대 이후에 물질의 본질과 운동과 물질의 관계에 대한 중요한 발견이 이루어졌기 때문에 두 이론이 차이를 보이는 것은 당연하다. 앞으로 살펴보겠지만 뉴턴의 이론은 어쩌면 진실의 근사치에 불과할 것이다. 우리의 관심을 태양계에 국한한다면, 뉴턴의 법칙에서 나타나는 편차는 대체로 무시할 수 있을 정도로 작다.
--- p.33
이제는 광학에 대한 뉴턴의 공헌을 살펴볼 차례다. 다른 어떤 분야보다 아인슈타인의 연구에서 가장 빛나는 일련의 연구들의 시작점을 찾아볼 수 있게 될 것이다.
--- p.37
“일반적으로 받아들여지고 있는 호이겐스의 빛의 파동이론은 이러한 파동이 전파되는 매질을 고려하지 않으면 그 의미를 완전히 잃게 된다. 이 매질을 우리는 에테르라고 부른다.”
--- p.44
물질은 본질적으로 전기적이라는 것이다. 하지만 물질과 빛의 기원이 같고 물질이 중력의 영향을 받는다면 빛도 마찬가지가 아닐까? 아인슈타인은 그렇게 추론했다. 뉴턴의 움직이는 물질에 대한 연구는 중력이론으로 이어졌고, 부수적으로 시간과 공간을 확실한 실체로 보는 개념을 갖게 되었다. 앞으로 살펴보겠지만, 아인슈타인의 중력이론은 뉴턴 이후 시대의 발견들에 기초하고 있다. 그 중 하나가 바로 시간과 공간을 분리할 수 없는 하나로 보는 민코프스키의 이론이다.
아인슈타인의 연구로 이어진 또 다른 중요한 발견은 물질의 전자이론으로 정점을 찍은 연구였다. 이 이론의 기원은 빛의 본질을 다룬 연구에서 찾을 수 있다. 여기에서도 뉴턴이 선구자로 등장한다.
--- p.54
아인슈타인은 태양 근처를 지나가는 광선이 중력의 작용으로 인해 경로를 벗어나게 될 것이라고 예측했다. 심지어 한 걸음 더 나아가 광선이 경로를 얼마나 벗어나게 될지를 예측했다. 이 예측은 아인슈타인이 수학적인 설명으로 발전시킨 중력이론을 기반으로 했다. 영국 일식탐사대의 목표는 아인슈타인의 가정을 증명하거나 반증하는 것이었다.
--- p.62
아인슈타인에 따르면 빛은 질량을 가지고 있으므로 무게가 있을 것이다. 질량은 빛이 포함하고 있는 물질이며, 무게는 중력에 의한 인력을 나타낸다. 광선은 태양에 의해 끌어당겨지지만 아인슈타인의 중력이론에 따르면 태양의 중력은 광선을 평균 1.75(각초)만큼 이동시킨다.
--- p.67
뉴턴의 시대 이후 물리학은 물론 과학 전반이 비약적으로 발전했고, 아인슈타인은 뉴턴이 그의 시대에 할 수 있었던 것과 같은 탁월한 방식으로 현재의 지식을 해석할 수 있었다. 더 많은 사실을 바탕으로 아인슈타인의 중력법칙은 뉴턴의 법칙보다 더 보편적이며, 실제로 뉴턴의 법칙을 포함하고 있다.
--- p.70
만약 우리가 ‘관찰의 영역 내에 있는 것들 사이의 인과관계’만을 믿는다면, 관찰은 우리에게 물체가 서로에 대해서만 상대적으로 움직이며, 공간에서 물체의 절대적인 운동이라는 개념은 무의미하다는 것을 알려준다. 따라서 아인슈타인은 절대적인 운동이란 존재하지 않으며, 우리가 논의할 수 있는 것은 오직 다른 물체에 대한 한 물체의 상대적인 운동뿐이라고 가정한다.
--- p.77~78
상대성이론은 우리의 시간 측정 방법을 철저하게 재구성할 것을 요구한다. 그러나 이것은 두 지점 사이의 거리인 공간을 측정하는 우리의 방법과 밀접한 관련이 있다. 논의를 진행하면서 우리는 시간이 없는 공간은 의미가 거의 없으며, 그 반대의 경우도 마찬가지라는 것을 알게 된다. 이를 통해 민코프스키는 ‘시간 자체와 공간 자체는 그림자에 불과하며, 물리적 세계의 사실을 조정하는 단일하고 나눌 수 없는 방식의 두 가지 측면에 불과하다’는 결론에 도달한다. 아인슈타인은 이 시공간 개념을 상대성이론에 통합했다.
--- p.83
에딩턴 교수는 ‘지구는 태양이 직접 끌어당기기 때문에 곡선 궤도를 도는 것이 아니라, 태양에서 방출되는 영향으로 뒤엉켜 있는 공간과 시간을 통해 최단경로를 찾으려 하기 때문’이라고 말한다. 바로 이 점에서 뉴턴의 개념은 실패한다. 그의 견해와 법칙에는 공간의 ‘변형’이 포함되어 있지 않았기 때문이다. 뉴턴의 중력법칙은 이러한 왜곡을 포함하는 법칙으로 대체되어야 한다. 이 새로운 법칙을 우리에게 제공한 것은 아인슈타인의 큰 영광이다.
--- p.18
뉴턴의 위대한 업적은 지구에만 있는 특이한 성질로 여겨졌던 이 ‘중력’이 물질의 보편적인 성질이어서, 지구뿐만 아니라 달과 태양에도 적용되며, 실제로 달과 행성들의 운동이 중력에 근거해 설명될 수 있다는 것을 보여준 데 있다. 그러나 그의 가장 위대한 업적은 천체를 규정하는 운동을 탁월한 일반법칙으로서 정량적으로 표현해 낸 것이었다.
--- p.25
뉴턴은 달이 지구 주위를 계속 공전하는 것은 지구의 중력 때문이라고 추론했다. 다음으로 중요한 단계는 이 운동을 조절하는 법칙을 발견하는 것이었다. 케플러가 태양 주위를 도는 행성들의 움직임을 관찰한 것은 더 없이 귀중한 가치를 지니고 있다. 뉴턴은 이를 통해 인력이 거리의 제곱에 반비례한다는 가설을 추론해냈다.
--- p.27
뉴턴과 아인슈타인 모두 운동의 수학에 대한 심오한 연구를 통해 중력이론을 이끌어냈지만, 뉴턴의 운동 개념은 아인슈타인과 다르다. 더구나 뉴턴 시대 이후에 물질의 본질과 운동과 물질의 관계에 대한 중요한 발견이 이루어졌기 때문에 두 이론이 차이를 보이는 것은 당연하다. 앞으로 살펴보겠지만 뉴턴의 이론은 어쩌면 진실의 근사치에 불과할 것이다. 우리의 관심을 태양계에 국한한다면, 뉴턴의 법칙에서 나타나는 편차는 대체로 무시할 수 있을 정도로 작다.
--- p.33
이제는 광학에 대한 뉴턴의 공헌을 살펴볼 차례다. 다른 어떤 분야보다 아인슈타인의 연구에서 가장 빛나는 일련의 연구들의 시작점을 찾아볼 수 있게 될 것이다.
--- p.37
“일반적으로 받아들여지고 있는 호이겐스의 빛의 파동이론은 이러한 파동이 전파되는 매질을 고려하지 않으면 그 의미를 완전히 잃게 된다. 이 매질을 우리는 에테르라고 부른다.”
--- p.44
물질은 본질적으로 전기적이라는 것이다. 하지만 물질과 빛의 기원이 같고 물질이 중력의 영향을 받는다면 빛도 마찬가지가 아닐까? 아인슈타인은 그렇게 추론했다. 뉴턴의 움직이는 물질에 대한 연구는 중력이론으로 이어졌고, 부수적으로 시간과 공간을 확실한 실체로 보는 개념을 갖게 되었다. 앞으로 살펴보겠지만, 아인슈타인의 중력이론은 뉴턴 이후 시대의 발견들에 기초하고 있다. 그 중 하나가 바로 시간과 공간을 분리할 수 없는 하나로 보는 민코프스키의 이론이다.
아인슈타인의 연구로 이어진 또 다른 중요한 발견은 물질의 전자이론으로 정점을 찍은 연구였다. 이 이론의 기원은 빛의 본질을 다룬 연구에서 찾을 수 있다. 여기에서도 뉴턴이 선구자로 등장한다.
--- p.54
아인슈타인은 태양 근처를 지나가는 광선이 중력의 작용으로 인해 경로를 벗어나게 될 것이라고 예측했다. 심지어 한 걸음 더 나아가 광선이 경로를 얼마나 벗어나게 될지를 예측했다. 이 예측은 아인슈타인이 수학적인 설명으로 발전시킨 중력이론을 기반으로 했다. 영국 일식탐사대의 목표는 아인슈타인의 가정을 증명하거나 반증하는 것이었다.
--- p.62
아인슈타인에 따르면 빛은 질량을 가지고 있으므로 무게가 있을 것이다. 질량은 빛이 포함하고 있는 물질이며, 무게는 중력에 의한 인력을 나타낸다. 광선은 태양에 의해 끌어당겨지지만 아인슈타인의 중력이론에 따르면 태양의 중력은 광선을 평균 1.75(각초)만큼 이동시킨다.
--- p.67
뉴턴의 시대 이후 물리학은 물론 과학 전반이 비약적으로 발전했고, 아인슈타인은 뉴턴이 그의 시대에 할 수 있었던 것과 같은 탁월한 방식으로 현재의 지식을 해석할 수 있었다. 더 많은 사실을 바탕으로 아인슈타인의 중력법칙은 뉴턴의 법칙보다 더 보편적이며, 실제로 뉴턴의 법칙을 포함하고 있다.
--- p.70
만약 우리가 ‘관찰의 영역 내에 있는 것들 사이의 인과관계’만을 믿는다면, 관찰은 우리에게 물체가 서로에 대해서만 상대적으로 움직이며, 공간에서 물체의 절대적인 운동이라는 개념은 무의미하다는 것을 알려준다. 따라서 아인슈타인은 절대적인 운동이란 존재하지 않으며, 우리가 논의할 수 있는 것은 오직 다른 물체에 대한 한 물체의 상대적인 운동뿐이라고 가정한다.
--- p.77~78
상대성이론은 우리의 시간 측정 방법을 철저하게 재구성할 것을 요구한다. 그러나 이것은 두 지점 사이의 거리인 공간을 측정하는 우리의 방법과 밀접한 관련이 있다. 논의를 진행하면서 우리는 시간이 없는 공간은 의미가 거의 없으며, 그 반대의 경우도 마찬가지라는 것을 알게 된다. 이를 통해 민코프스키는 ‘시간 자체와 공간 자체는 그림자에 불과하며, 물리적 세계의 사실을 조정하는 단일하고 나눌 수 없는 방식의 두 가지 측면에 불과하다’는 결론에 도달한다. 아인슈타인은 이 시공간 개념을 상대성이론에 통합했다.
--- p.83
에딩턴 교수는 ‘지구는 태양이 직접 끌어당기기 때문에 곡선 궤도를 도는 것이 아니라, 태양에서 방출되는 영향으로 뒤엉켜 있는 공간과 시간을 통해 최단경로를 찾으려 하기 때문’이라고 말한다. 바로 이 점에서 뉴턴의 개념은 실패한다. 그의 견해와 법칙에는 공간의 ‘변형’이 포함되어 있지 않았기 때문이다. 뉴턴의 중력법칙은 이러한 왜곡을 포함하는 법칙으로 대체되어야 한다. 이 새로운 법칙을 우리에게 제공한 것은 아인슈타인의 큰 영광이다.
--- p.87
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