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품목정보
| 발행일 | 2012년 12월 28일 |
|---|---|
| 쪽수, 무게, 크기 | 364쪽 | 634g | 175*223*30mm |
| ISBN13 | 9788983947277 |
| ISBN10 | 8983947276 |
폴 파슨스 저 / 이충호 역
|
미래인
|
2012년 12월 28일
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- 청소년 수학/과학 top100 15주
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저자 소개 (2명)
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토리노 척도가 높은 소행성이 발견될 경우의 대처 방법에 대해 과학자들은 여러 가지 방법을 제안했다. 큰 재앙을 초래할 소행성을 처리하는 방법으로 할리우드가 오래전부터 선호한 방법은 핵무기 사용이다. 하지만 전문가들은 대부분 핵무기 사용은 최악의 선택이라고 말한다. 가장 큰 문제는 핵무기 폭발 위력이 너무 강력하여 소행성을 밀어내 궤도를 바꾸는 대신 산산조각을 내면, 그 파편들이 여전히 지구로 날아올 가능성이 있다는 것이다. 그중에서 폭이 30m 이상인 것(그만한 크기의 파편은 아주 많을 것으로 예상된다)은 대기를 통과한 뒤 지상에 충돌하여 재난을 초래할 가능성이 높다.
하나의 탄환을 산탄으로 바꾸는 이 방법에는 숨겨진 위험이 또 한 가지 있다. 지구 주위의 공간에는 ‘중력 구멍’이라 부르는 지점들이 곳곳에 널려 있다. 이 구멍을 지나가는 소행성은 이번에는 지구에 충돌하지 않고 무사히 지나가지만, 지구의 중력 때문에 궤도가 바뀌어 다음번이나 혹은 그 다음에 지나갈 때에는 지구와 충돌하게 된다. 핵무기에 산산조각이 난 뒤 지구를 향해 다가오는 수많은 파편들 중에는 이러한 중력 구멍을 지나가는 것들이 있을 것이다. ---p. 58
도쿄 대학의 연구자들이 이와 비슷한 기술을 실현하는 데 성공해 해리 포터가 사용한 것과 비슷한 투명망토를 만들었다. 투명망토를 입은 사람 뒤쪽에 있는 풍경을 비디오카메라로 찍어 영사기로 보내면, 영사기는 그 풍경을 은으로 만든 투명망토의 천에 비춘다. 그 효과는 아주 인상적이었다. 투명망토를 입은 사람은 유령 같은 윤곽만 나타났고, 그 뒤쪽의 풍경이 그대로 보였다.
도쿄 대학 연구팀이 만든 투명망토는 조야한 것이었다. 하지만 카메라가 점점 소형화되고(여러분의 휴대폰에 장착된 카메라의 크기를 생각해보라) 화면이 점점 얇아지고 유연해지면서 이 기술도 아주 빠르게 발전하고 있다. 예를 들면, MIT의 미디어랩을 포함한 전 세계의 많은 연구팀이 아주 얇고 유연해서 ‘전자 종이’라고 부를 만한 화면을 개발하고 있다.
이것은 현재 실제로 존재하는(이론으로만 존재하는 기술이 아니라) 투명 기술이다. 물론 잘난 체하기 좋아하는 사람들은 그저 착각에 불과할 뿐이라고 주장할지도 모른다. 그러면 이보다 더 좋은 방법은 없을까? ---p. 117
블랙홀에 가까이 다가가는 우주 비행사에게는 뒤에 있는 별들이 강한 중력장 때문에 왜곡돼 보인다. 정상적으로는 우주 비행사의 눈으로 곧장 향해야 할 별빛들이 강한 중력 때문에 블랙홀 주위에서 구부러지기 때문에, 우주 비행사의 눈에는 우주의 모습이 마치 어안 렌즈(카메라에 잡히는 각도가 180° 이상 되게 설계된 특수 렌즈)로 보는 것처럼 보인다.
블랙홀에 가까이 갈수록 그 효과는 더 커진다. 블랙홀 중심에서 슈바르츠실트 반지름의 1.5배 되는 지점에서 우주 비행사는 ‘광자 구’를 만난다. 이 거리에서는 중력이 아주 강해 빛이 블랙홀 주위에서 원을 그리며 궤도를 돈다. 제트 추진 장치를 가동해 광자 구 위에서 잠시 머물며 좌우를 둘러보면, 블랙홀 주변의 모든 풍경이 다 보인다. 심지어 자기 뒤통수까지 볼 수 있다.(뒤통수에서 나온 빛이 밖으로 빠져나가지 않고 블랙홀 주위를 한 바퀴 돌아서 되돌아오므로.)
사건의 지평선을 향해 발부터 먼저 들어가는 우주 비행사는 머리와 발에 미치는 힘의 차이가 점점 커지는 것을 느낀다. 발은 머리보다 블랙홀에 겨우 1.5m 정도 더 가까울 뿐이지만, 중력장이 엄청나게 강한 곳이기 때문에 머리와 발에 미치는 중력에 큰 차이가 나는 것이다. 이 힘의 차이 때문에 우주 비행사의 몸은 길게 늘어난다. 게다가 중력은 옆 방향으로 몸을 짜부라뜨려 가늘게 만든다. 특이점을 향해 더 가까이 다가갈수록 이 효과는 점점 더 크게 나타나 결국 머리와 몸이 떨어져 나가고, 몸통은 길고 가느다란 실처럼 늘어난다. ---p. 220
아인슈타인은 어떤 관측자가 보더라도 빛의 속도가 늘 똑같이 보이는 상대 운동 이론을 만들었다. 이것이 바로 특수 상대성 이론의 핵심 가정이다. 하지만 빛의 속도를 모든 좌표계에서 똑같이 유지하려고 하면 시간과 공간의 왜곡이 일어나는데, 이것은 아주 기묘한 결과를 낳는다.
먼저, 길이 수축이라는 현상이 일어난다. 움직이는 물체가 광속에 가까운 속도로 달리면, 정지한 관측자가 볼 때 운동 방향의 길이가 줄어드는 것으로 보인다. 이것은 착시 현상이 아니고, 실제로 물리적 길이가 짧아진다.
그보다 더 기묘한 것은 움직이는 물체에서 시간이 느려지는 현상인데, 이것을 시간 지연이라 부른다. 예를 들면, 광속의 99%로 달리는 우주선 안에서 시계의 초침이 1초를 지날 때 정지한 관측자의 시계에서는 7초를 조금 더 지난다.
시간 지연이 일어나는 이유는 빛의 속도는 관찰자의 운동에 상관없이 늘 똑같이 보여야 한다는 아인슈타인의 가정을 꼼꼼히 따져보면 알 수 있다. 달리는 우주선 안에서 빛을 관찰한다고 가정하자. 정지한 상태에서 관찰했을 때와 빛의 속도가 똑같아 보이려면 빛이 우주선이 이동한 거리만큼 더 이동해야 한다. 빛의 속도가 일정하다면, ‘속도=거리/시간’라는 공식에서 거리가 늘었다는 것은 시간 역시 늘었다는 것을 의미한다. 즉, 우주선 안에서 시간이 천천히 흘렀다는 결론이 나온다. ---pp. 270~271
‘웜홀’이란 용어는 훗날 미국 물리학자 존 아치볼드 휠러가 사과의 벌레 먹은 구멍에 비유해 지어냈다. 벌레 구멍을 통해 가면, 사과 표면 위로 빙 돌아가는 것보다 훨씬 빨리 반대편으로 갈 수 있다. 하지만 웜홀을 시간여행에 이용할 수 있는 방법은 한참 뒤에야 나왔다. 1986년, 미국 물리학자 킵 손이 이끄는 연구팀은 시간 지연 개념을 사용해 웜홀을 공간뿐만 아니라 시간여행에 이용할 수 있는 터널로 만드는 방법을 제안했다.
기본 개념은 웜홀의 한쪽 입구를 지구에 두고, 반대쪽 입구를 우주선에 둔 뒤에 우주선이 웜홀 입구를 싣고 광속에 가까운 속도로 1년 동안 우주 공간을 달리다가 돌아오는 것이다. 앞에 나온 가상의 우주 비행사와 마찬가지로, 우주선에 있는 웜홀 입구는 시간상으로는 약 3100만 년 뒤의 미래에 도착하게 된다. 하지만 웜홀 입구 자체는 시간 지연 효과 때문에 그동안 시간이 1년만 경과했을 뿐이다. 그리고 무엇보다 중요한 것은 나머지 입구가 여전히 지구에 연결돼 있다는 점인데, 이 입구 역시 그동안 시간이 1년밖에 흐르지 않는다.
여기서 기발한 생각이 나온다. 3100만 년 뒤의 미래에 사는 사람이 우주선에 있는 웜홀 입구로 들어간다면, 우주선이 여행을 떠난 지 1년밖에 지나지 않은 지구 쪽의 입구로 나올 것이다. 즉, 3100만 년 전의 과거로 여행할 수 있는 것이다.
하나의 탄환을 산탄으로 바꾸는 이 방법에는 숨겨진 위험이 또 한 가지 있다. 지구 주위의 공간에는 ‘중력 구멍’이라 부르는 지점들이 곳곳에 널려 있다. 이 구멍을 지나가는 소행성은 이번에는 지구에 충돌하지 않고 무사히 지나가지만, 지구의 중력 때문에 궤도가 바뀌어 다음번이나 혹은 그 다음에 지나갈 때에는 지구와 충돌하게 된다. 핵무기에 산산조각이 난 뒤 지구를 향해 다가오는 수많은 파편들 중에는 이러한 중력 구멍을 지나가는 것들이 있을 것이다. ---p. 58
도쿄 대학의 연구자들이 이와 비슷한 기술을 실현하는 데 성공해 해리 포터가 사용한 것과 비슷한 투명망토를 만들었다. 투명망토를 입은 사람 뒤쪽에 있는 풍경을 비디오카메라로 찍어 영사기로 보내면, 영사기는 그 풍경을 은으로 만든 투명망토의 천에 비춘다. 그 효과는 아주 인상적이었다. 투명망토를 입은 사람은 유령 같은 윤곽만 나타났고, 그 뒤쪽의 풍경이 그대로 보였다.
도쿄 대학 연구팀이 만든 투명망토는 조야한 것이었다. 하지만 카메라가 점점 소형화되고(여러분의 휴대폰에 장착된 카메라의 크기를 생각해보라) 화면이 점점 얇아지고 유연해지면서 이 기술도 아주 빠르게 발전하고 있다. 예를 들면, MIT의 미디어랩을 포함한 전 세계의 많은 연구팀이 아주 얇고 유연해서 ‘전자 종이’라고 부를 만한 화면을 개발하고 있다.
이것은 현재 실제로 존재하는(이론으로만 존재하는 기술이 아니라) 투명 기술이다. 물론 잘난 체하기 좋아하는 사람들은 그저 착각에 불과할 뿐이라고 주장할지도 모른다. 그러면 이보다 더 좋은 방법은 없을까? ---p. 117
블랙홀에 가까이 다가가는 우주 비행사에게는 뒤에 있는 별들이 강한 중력장 때문에 왜곡돼 보인다. 정상적으로는 우주 비행사의 눈으로 곧장 향해야 할 별빛들이 강한 중력 때문에 블랙홀 주위에서 구부러지기 때문에, 우주 비행사의 눈에는 우주의 모습이 마치 어안 렌즈(카메라에 잡히는 각도가 180° 이상 되게 설계된 특수 렌즈)로 보는 것처럼 보인다.
블랙홀에 가까이 갈수록 그 효과는 더 커진다. 블랙홀 중심에서 슈바르츠실트 반지름의 1.5배 되는 지점에서 우주 비행사는 ‘광자 구’를 만난다. 이 거리에서는 중력이 아주 강해 빛이 블랙홀 주위에서 원을 그리며 궤도를 돈다. 제트 추진 장치를 가동해 광자 구 위에서 잠시 머물며 좌우를 둘러보면, 블랙홀 주변의 모든 풍경이 다 보인다. 심지어 자기 뒤통수까지 볼 수 있다.(뒤통수에서 나온 빛이 밖으로 빠져나가지 않고 블랙홀 주위를 한 바퀴 돌아서 되돌아오므로.)
사건의 지평선을 향해 발부터 먼저 들어가는 우주 비행사는 머리와 발에 미치는 힘의 차이가 점점 커지는 것을 느낀다. 발은 머리보다 블랙홀에 겨우 1.5m 정도 더 가까울 뿐이지만, 중력장이 엄청나게 강한 곳이기 때문에 머리와 발에 미치는 중력에 큰 차이가 나는 것이다. 이 힘의 차이 때문에 우주 비행사의 몸은 길게 늘어난다. 게다가 중력은 옆 방향으로 몸을 짜부라뜨려 가늘게 만든다. 특이점을 향해 더 가까이 다가갈수록 이 효과는 점점 더 크게 나타나 결국 머리와 몸이 떨어져 나가고, 몸통은 길고 가느다란 실처럼 늘어난다. ---p. 220
아인슈타인은 어떤 관측자가 보더라도 빛의 속도가 늘 똑같이 보이는 상대 운동 이론을 만들었다. 이것이 바로 특수 상대성 이론의 핵심 가정이다. 하지만 빛의 속도를 모든 좌표계에서 똑같이 유지하려고 하면 시간과 공간의 왜곡이 일어나는데, 이것은 아주 기묘한 결과를 낳는다.
먼저, 길이 수축이라는 현상이 일어난다. 움직이는 물체가 광속에 가까운 속도로 달리면, 정지한 관측자가 볼 때 운동 방향의 길이가 줄어드는 것으로 보인다. 이것은 착시 현상이 아니고, 실제로 물리적 길이가 짧아진다.
그보다 더 기묘한 것은 움직이는 물체에서 시간이 느려지는 현상인데, 이것을 시간 지연이라 부른다. 예를 들면, 광속의 99%로 달리는 우주선 안에서 시계의 초침이 1초를 지날 때 정지한 관측자의 시계에서는 7초를 조금 더 지난다.
시간 지연이 일어나는 이유는 빛의 속도는 관찰자의 운동에 상관없이 늘 똑같이 보여야 한다는 아인슈타인의 가정을 꼼꼼히 따져보면 알 수 있다. 달리는 우주선 안에서 빛을 관찰한다고 가정하자. 정지한 상태에서 관찰했을 때와 빛의 속도가 똑같아 보이려면 빛이 우주선이 이동한 거리만큼 더 이동해야 한다. 빛의 속도가 일정하다면, ‘속도=거리/시간’라는 공식에서 거리가 늘었다는 것은 시간 역시 늘었다는 것을 의미한다. 즉, 우주선 안에서 시간이 천천히 흘렀다는 결론이 나온다. ---pp. 270~271
‘웜홀’이란 용어는 훗날 미국 물리학자 존 아치볼드 휠러가 사과의 벌레 먹은 구멍에 비유해 지어냈다. 벌레 구멍을 통해 가면, 사과 표면 위로 빙 돌아가는 것보다 훨씬 빨리 반대편으로 갈 수 있다. 하지만 웜홀을 시간여행에 이용할 수 있는 방법은 한참 뒤에야 나왔다. 1986년, 미국 물리학자 킵 손이 이끄는 연구팀은 시간 지연 개념을 사용해 웜홀을 공간뿐만 아니라 시간여행에 이용할 수 있는 터널로 만드는 방법을 제안했다.
기본 개념은 웜홀의 한쪽 입구를 지구에 두고, 반대쪽 입구를 우주선에 둔 뒤에 우주선이 웜홀 입구를 싣고 광속에 가까운 속도로 1년 동안 우주 공간을 달리다가 돌아오는 것이다. 앞에 나온 가상의 우주 비행사와 마찬가지로, 우주선에 있는 웜홀 입구는 시간상으로는 약 3100만 년 뒤의 미래에 도착하게 된다. 하지만 웜홀 입구 자체는 시간 지연 효과 때문에 그동안 시간이 1년만 경과했을 뿐이다. 그리고 무엇보다 중요한 것은 나머지 입구가 여전히 지구에 연결돼 있다는 점인데, 이 입구 역시 그동안 시간이 1년밖에 흐르지 않는다.
여기서 기발한 생각이 나온다. 3100만 년 뒤의 미래에 사는 사람이 우주선에 있는 웜홀 입구로 들어간다면, 우주선이 여행을 떠난 지 1년밖에 지나지 않은 지구 쪽의 입구로 나올 것이다. 즉, 3100만 년 전의 과거로 여행할 수 있는 것이다.
---pp. 277~279
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