#도서협찬

#상대성이론의결정적순간들

#김재영

#현암사

상대성이론이라는 단어를 들으면 떠오르는 이미지, 그것은 아인슈타인의 헝클어진 머리카락과 특유의 콧수염일 것이다. 아인슈타인이 발표한 인류의 상식을 뒤집는 상대성이론. 그러나 그의 상대성이론은 혼자서 만들어진 것이 아니다. 그의 뒤에는 수많은 과학자와 수학자들, 그리고 그들의 노력이 있었다. ＜상대성이론의 결정적 순간들＞이라는 책에서는 아인슈타인이 어떻게 이 세상을 바꿔놨는지, 그리고 그 과정에서 누구에게 도움을 받았는지를 빠짐없이 담아낸다.

이 책에서 김재영 박사는 역사의 흐름 속에서 상대성이론이 어떻게 탄생했는지, 그리고 그 이론이 어떻게 세상을 변화시켰는지 잘 설명해준다. 상대성이론이 매우 복잡한 이론임에도 과학자나 수학자가 아닌 일반인도 쉽게 이해할 수 있도록 작성되었다. 복잡한 수학식이나 고차원의 물리학적 개념 대신, 도표와 삽화, 사진 등을 활용해 이해를 도와준다.

이 책에서 가장 인상 깊었던 것은 상대성이론이 단순히 과학적인 이론에 그치지 않고, 우리의 사상과 문화, 심지어 철학에까지 영향을 미쳤다는 점이다. 뉴턴의 역학을 넘어서 우주와 시간, 물질에 대한 새로운 시각을 제시한 이론은 인류의 사고 방식을 바꿔놓았다.

세기의 이론을 탄생시킨 아인슈타인의 천재성을 다루고 있지만 그보다 더 중요한 건, 이 이론이 어떤 과정을 거쳐 완성되었는지, 다양한 과학자와 수학자들이 어떻게 이에 기여했는지를 볼 수 있다는 점이다. 그렇게 볼 때, 상대성이론은 단순히 아인슈타인 개인의 이론이 아니라, 수많은 사람의 노력과 열정, 그리고 지식이 모여 완성된 것이라는 걸 느낄 수 있었다.

또한 이 책은 상대성이론을 단순한 수학이나 물리학의 문제로만 보지 않는다. 이것은 세계를 이해하는 방식, 즉 인간의 사고 자체에 혁명을 일으켰던 것이다. 그렇게 볼 때, 상대성이론은 단순한 과학 이론을 넘어서 문화나 철학에까지 영향을 미치는 광범위한 이론이라고 할 수 있다.

과학이란 결국 사람들의 노력과 협업, 그리고 끊임없는 호기심에서 비롯된다. 이 책은 그런 과정을 아주 세밀하게 들여다본다. 숫자와 공식을 넘어서, 이 책은 과학적 상상력과 인간의 한계를 뛰어넘는 노력에 대한 아름다운 묘사다.

＜상대성이론의 결정적 순간들＞은 단순히 상대성이론과 아인슈타인에 스포트라이트를 비춰서 설명하는 책이 아니다. 여기서는 과학의 '과정'을 배우고, 그 과정 속에서 다양한 사람들이 어떻게 하나의 이론을 완성해 나가는지 볼 수 있다.

이 책을 읽고 나면, 상대성이론이나 과학에 대한 어려운 부분이 이해되지 않더라도, 그 배후에 일어난 다양한 역사와 인간적 요소에 눈을 뜨게 될 것이다. '과학이란 무엇인가'에 대한 새로운 이해를 할 수 있는 가치 있는 책이다. 이 책을 통해 과학의 아름다움과 그 속의 인간적 역동성을 느껴보길 바란다.

이 책을 다음과 같은 분들께 추천하고 싶다.

-과학에 깊은 관심이 있는 분들

-'아인슈타인'이라는 이름은 들어봤지만 그가 무엇을 한 인물인지 궁금한 분들

-복잡한 과학 이론을 인간적인 이야기와 함께 접하고 싶은 분들

-과학의 역사와 그 배경에 관심이 있는 분들

@hyeonamsa 복잡하고 난해할 것으로 여겼던 과학책이 이렇게 흥미진진할 줄 몰랐습니다. 과학에 대한 인간의 열정과 호기심, 그리고 협력의 중요성까지 느낄 수 있었던 소중한 시간이었습니다. 좋은 책 정말 감사합니다.

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  과학은 그 패러다임을 바꾸며 발전해 왔고 과학자들은 그것에 당연하다는 듯 방향을 맞춰 왔다. 지금은 양자역학이나 초끈이론이 대세가 되었지만 여전히 걸음마 단계인 것도 사실이다. 그에 비하면 중력에 관한 현상을 방정식으로 깔끔하게 정리한 아인슈타인의 업적은 대단하다. 비록 '신은 주사위 놀이를 하지 않는다'라고 말하며 양자역학을 하나의 수식으로 만들어 보고 싶었지만 '신이 주사위 가지고 뭘 하든 이래라저래라 하지 말라'라는 보어에게 그럴듯한 한방을 보여주진 못했지만 그의 업적을 살펴보는 것은 언제나 유익하고 뜻있는 일이다.

  뉴턴부터 양자역학까지 이야기를 펼쳐 그 속에서 상대성이론이 만들어지는 순간들을 살펴보는 이 책은 현암사의 지원으로 읽어볼 수 있었다.

  과학이야 말로 인류의 학문이라고 할 수 있는 것이 전대의 업적을 등에 업고 앞으로 나아가는 학문이기 때문이다. 훌륭한 업적에 대한 소감에는 '제가 거인의 어깨에 올라탔기 때문에 가능했습니다'라는 말이 자주 등장하는 것도 바로 그 이유다. 대중은 스타에 열광하지만 정작 학계 내부의 분위기는 차분하다. 대부분의 과학사 책들이 그랬고 이 책 또한 마찬가지다.

  뉴턴이나 아인슈타인의 업적을 폄하하려는 것이 아니다. 그들이 이론을 깔끔하게 갈무리했다는 것은 박수받아 마땅하다. 하지만 그가 하지 않았어도 누군가는 했다. 그것이 과학사의 일반적인 시선 같다. 뉴턴이 미분법이나 중력에 대해 업적을 쌓을 수 있었던 것은 로버트 훅이나 배로 같은 학자가 있었기 때문이다. 케플러가 방정식을 만들 수 있었던 것은 튀코 브라헤의 천문 기록이 있었기 때문이다. 허블은 어떤가? 허블이 발견한 내용들은 르메르트가 이미 정리한 내용들이었고 허블의 법칙을 증명할 수 있었던 것은 허머슨의 관측이 컸다. 뒤늦게 허블-르메르트 공식으로 바뀌었지만 르메르트-허블로 하는 게 맞을 것 같다. 과학 또한 정치적인 이유로 영웅이 만들어진다. 하지만 언제나 과학은 모두의 노력을 결실이다.

  한 천재의 이야기는 사람들의 호기심을 자극한다. 그 중심에 '아인슈타인'이 없다면 누굴 세워야 할까? 과학에 관심 없는 사람도 아인슈타인은 다 안다. 심지어 우유 이름에도 학습지 이름에도 아인슈타인은 존재한다. 하지만 아인슈타인 역시 홀로 이 대단한 업적을 세운 건 아니다. 충분히 빛나는 스타가 되었으니 그 역사를 살펴보는 건 중요한 일이다.

  관찰자의 입장에서 현상을 관찰한 고전 물리학은 오랜 시간 주류였다. 하지만 인간은 우주 안에서 우주 안을 관측하고 있기 때문에 절대적 관측은 사실상 불가능하다. 관측하는 우리 조차 움직이고 있기 때문이다. 상대성 이론의 등장은 그동안 상식이라고 여겨졌던 뉴턴 물리학이 송두리째 부정당하는 사건이었다. 하지만 언급되는 만큼 이해하고 있는 사람들은 많지 않다고 한다. 워낙 어려운 방정식이기도 하고 이미 완성형의 학문이라 많은 학자들이 핫한 양자 역학으로 쏠리기 때문이기도 하다.

  아인슈타인이 첫 논문부터 세상을 놀라게 한 건 아니다. 그는 어떻게든 연구시간을 늘리고 싶었기에 박사학위와 함께 교수 자리가 필요했기 때문이다. 하지만 그 후로 광전효과, 중력장이론 그리고 특수/일반 상대성 이론을 계속해서 만들어 냈다. 그는 그 과정에서 여러 도움을 받았다. 중력장 이론은 힐베르트의 유도과정과 흡사했지만 아인슈타인은 자신의 것이라 했고 명망 높은 수학자 힐베르트는 그 공로를 양보했다. 특히 아인슈타인이 수성의 세차 운동을 설명하는 방정식에 오류가 있음을 알아챈 슈바르츠실트는 아인슈타인에게 여러 조언을 해주며 일반 상대성 이론을 완성시키는 것에 도움을 주었다. 하지만 그는 아인슈타인의 논문이 발표되는 그 해 젊은 나이에 전장에서 운명했다.

  이 책은 상대성 이론이라는 하나의 테마에 대한 과학사라고 할 수 있다. 하지만 과학사라는 것이 그때그때 등장하는 이론에 대해 설명도 곁들여야 하기 때문에 과학에 익숙하지 않은 이들에게는 어려움이 있을 수 있다. 서문에도 상대성 이론에 대한 관심과 초보적인 배경지식이 있는 사람을 대상으로 하고 있다고 말하고 있다. 

  실제 책에는 뉴턴의 운동 방정식이나 만유인력 방정식도 등장한다. 유클리드, 비유클리드 좌표계에 민코프스키의 4차원에 대한 설명도 등장한다. 물론 공식에 대한 이야기를 다 걷어내고 읽어도 책이 읽히지 않는 것은 아니지만 독자에게는 넘을 수 없는 허들이 되어버릴지도 모르겠다.

  어차피 눈으로 본다고 이해할 수 없는 공식들이다. 그런 마음가짐으로 읽어나가면 과학이라는 게 얼마나 많은 사람들이 얽혀서 만들어내는 아름다운 것인지 느낄 수 있게 될 것이다.

김재영 (지음)/ 현암사(펴냄)

1920년 조선의 신문에서 아인슈타인 박사를 '아박사님'으로 소개했다!

책을 읽으며 다소 어려운 부분은 이해를 돕기 위해 관련 자료들을 검색하면서 어느새 다가온 마감일!!! 그동안 달나라 몇 번 왕복한 기분? 꿈에서 아인슈타인 박사님을 만나 왜 1922년 일본에만 가셨냐? 한국에는 안 오셨냐 물어봤고, 비밀 국가 경찰 게슈타포에 쫓겨 다니던 하이젠 베르크 박사를 만나 최근 꾸었던 악몽에 대해 대화를 나누었다.

일반인 독자 입장에서 보통 양자역학, 물리학 책 읽을 때 달나라 한두 번 갔다 오는 느낌인데 이번엔 여러 번 왕복하는 기분이었다^^ 달나라 자동 왕복시켜주셨으니 물리학 책으로는 이만한 책이 또 없다는 생각^^ 달나라 별나라 가려고 할 때 나를 다시 책상 앞으로 끌어다 주는 것은 과학도인 저자의 아름다운 문장이었다. (그만큼 흥미롭고 가치 있었다는 얘기 ㅋㅋㅋㅋ)

멀게만 느끼던 물리학, 양자역학에 관해 일반인들의 관심이 높아졌다. 누리호 발사 성공+ 영화 《오펜하이머》의 흥행 등으로 과학에 대한 관심이 높아진 요즘!!!

책 서문과 저자 후기에 진심인 독자라서 서문만 세 번 읽었는데 작가님 역시 이 책은 누구나 이해하기 어려울 수 있으며, 상대성이론에 대해 관심과 초보적인 정도의 지식을 가진 독자를 대상으로 상정했다고 밝힘. (나는 초보적인 지식에서 이미 탈락 ㅋㅋㅋㅋ)

항공 우주연구원이 올해 누리호가 잃어버린 위성 우주 미아 도요샛 3호 다솔이를 찾는 과정에서 큰 역할을 했다는 뉴턴의 제2법칙, 3법칙을 넘어 아인슈타인이 지은 시가 수록되어 있었다.

별을 바라보라, 별은 가르쳐 준다네

어떻게 대가의 영예를 드높일지

별들은 모두 뉴턴의 계획대로

침묵하려 영원히 자신의 궤적을 따라간다네

아인슈타인이 뉴턴에게 용서를 구하는 시라고 전해진다. (책에는 1665년에 뉴턴이 쓴 노트도 상세히 수록되어 있는다 정말 놀라웠다. 깨알같이 쓰인 글씨에서 알아볼 수 있는 게 하나도 없었으니...)

리만 기하학, 유클리드 기하학 언급 챕터에서 힐베르트 등 내가 좋아하는 수학자들 대거 등장!!! 특히 나의 공개수업에서 여러 번 소환했던 가우스 선생님이 언급되는 부분에서는 저절로 박수가 나왔다.

일반인들에게는 눈으로 보되 이해되지 않는 공식들이다. 수학공식도 가끔 출현!! 미지수 X를 구하라! 미지수 X, 늘 그놈이 문제다!!

중요한 것은 눈에 보이지 않는다더니 그 말을 깊이 실감했다.

4차원의 시공간, 수학자 민코프스키 세계선에서 아름다운 문장을 발견했다. 이외에도 과학의 순간을 이렇게 묘사할 수 있을까 싶은 아름다운 문장이 많았는데 다 쓰기 힘들다. 철학과 과학의 충돌에 대해서도 저자는 그런 논쟁을 서로에게 유용한 '강화'라고 묘사했다^^

"4차원 시공간을 볼 수 있는 사람의 관점에서는 4차원 세계란 많은 세계 선들 이 얼어붙어 있는 모습이다. 세계선들이 교차할 수도 있는데, 그것은 특정 시간 특정 위치에서 두 물체가 만난다는 것을 의미한다. 세계선이 직선이라는 것은 가속이 없음을 의미한다. 이와 달리 세계선이 곡선이면 가속이 있다는 뜻이다. 어떤 세계선들은 서로 만났다가 헤어지기도 하지만 어떤 세계선들은 서로 멀어지고 있다. 세계선이 만나는 지점에는 공간뿐 아니라 시간도 들어 있기 때문에, 이런 교차는 '언제'와 '어디'가 함께 있고, 이렇게 세계선의 교차점은 복잡한 인연들 속에서의 만남이 일어나는 소중한 인연임을 말해준다. P111

책은 특수성 이론에 비중을 두기보다는 일반인 독자들에게 덜 알려진 일반상대성 이론을 주로 다룬다. 간혹 독자들이 오해하는 부분에 대해서도 언급했다. 책에서 흑백 사진으로 보던 근엄한 표정의 과학자님들이 어떤 이론을 발표하기 전에 서로 눈치 보고 기싸움하고 신경전 하던 모습이 생생히 그려진다^^ 이론에 대한 배경 설명으로 과학자들의 일화에서는 작가적 상상력에 의해 살짝 보태져서 마치 소설 읽듯 흥미로웠다. 그리고 과학사에서 그 역할은 컸으나 제대로 소개되지 못해서 덜 알려진 과학자들을 재조명한다. 이 책의 좋았던 점이기도 하다.

상대성 이론이 도대체 무엇이냐는 질문보다는 일반 상대성 이론이 발전해 온 배경 이야기와 물리학 연보에 발표된 아인슈타인의 논문, 상대적과 절대적의 개념 설명까지!!!

상대성이론은 과학에만 국한되는 것이 아니라 현대인들의 사고체계와 철학, 이 세계가 작동하는 방식에 대한 전반적인 이해를 돕는다. 그러니 책을 통해 알아야 한다는 생각^^ ( 아! 혹시나 물리학도가 내 리뷰 읽고 껄껄 웃을 것 같은 느낌 ㅋㅋㅋㅋ)

책 후반에 하버드 대학교 언급에서 천문학이나 수학을 공부하고도 대학에서 직장을 얻지 못한 여성들을 '컴퓨터' 즉 '계산하는 사람'이라는 이름으로 고용하여 천문 관측하게 한 19세기 당대 현실을 엿볼 수 있었다..... 헨리에타 스완 리빗도 그런 여성 과학자 중 한 분!!!

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