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머리말
1. 안내문 2. 기초 다지기 3. 필요한 수학을 둘러봅시다 4. 두 가지 보존법칙 5. 빛 이야기 6. 상대성 이론 이야기 7. 부록 마치면서 찾아보기 |
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흔히들 "상대성 이론은 신비롭고 어렵다"는 선입견을 갖고 있습니다. 그러나 적어도 그 지본적인 내용에 있어서 본다면 이는 분명히 잘못된 것입니다. 상대성 이론이 1905년에 처음 등장하였을 때, 기존의 물리학을 뒤흔드는 신비로운 내용들에 놀라서, 어떤이는 극단적으로 "상대성이론을 정확히 이해하는 사람은 이 세상에 당 3명 밖에 없다"라고 말하기도 했습니다. 그러나 엄밀히 말하자면 이 말에는, 발언자 자신도 이미 상대성이론에 대하여 어느 정도의 이해를 하고 있다는 점이 역설적으로 잘 드러나 있습니다. 이토록 신념에 찬 발언을 그에 대해 아무런 이해도 없는 사람이 할 수는 없는 일 아니겠습니까? 따라서 이 말의 참 뜻은 " 내가 이제 조금 이해하고서 생각해보니 이 이론은 정말로 놀랍다. 이러한 경이로운 이론을 진정으로 깊이 이해하는 사람은 정말로 드물것이다"라고 새기면 될 것입니다. 바꾸어 말하자면, 이 발언자가 도달한 수준 정도의 히해에는 누구나 그다지 큰 어려움 없이 도달할 수 있다는 뜻입니다.
--- 머리말 |
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특수상대성이론에 따르면 빛보다 빠른 존재는 없으며, 더구나 광속일정원리에 의하면 그 빛의 속도도 변할 수 없으므로, 이처럼 '중력의 작용' 이 빛보다 빠르게 '즉각적으로 전달' 된다는 것은 참으로 불합리한 일입니다. 이러한 불합리를 해결하기 위하여 아인슈타인이 착안한 것은, 두 물체 사이의 중력은 물체에서 물체로 곧바로 전달되는 것이 아니고, ㉮ 물체의 질량은 그 주위의 공간을 휘게 하는 바, 이러한 공간의 만곡을 통한 영향력이 줄역의 본질이며, ㉯ 별의 붕괴나 합체 등의 격렬한 현상이 일어나면 그 휘어짐의 변화가 파동의 형태로 전파될 것이라는 생각을 했습니다. 그는 ㉯ 에 의하여 전파되는 파동을 중력파라고 불렀으며, 그 속도는 빛의 속도와 같은 것이라는 예측을 했습니다. 즉 중력도 빛과 같은 속도로 전달된다는 뜻입니다. 그러나 중력파의 검출은 매우 힘들어서 아직도 그 존재에 대한 확증은 얻지 못하고 있습니다.
--- p.228 |
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'열적 죽음'이라 함은 통상 우리가 뜻하는 죽음이 완전히 '정지상태'에 이른 것을 가리킨다는 점과 대조적인 의미를 담고 있습니다. 왜냐하면 열적 죽음에 이르렀다고 해서 그 계의 구성입자들이 완전히 정지했다는 뜻은 아니기 때문입니다. 열적 평형상태에서도 각각의 입자들은 처음과 다름없이 모두 활발하게 살아서 움직이고 있습니다. (그래야 열역학 제1법칙이 유지되기 때문입니다.) 그러나 계 전체로 봐서는 아무런 변화가 없으므로(에너지나 엔트로피나 항상 일정합니다.) 실제로는 죽은 것이나 마찬가지란 뜻입니다.
--- p.141 |
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1908년 시베리아의 퉁구스카강 유역에 혜성의 파편이 추돌하여 거대한 폭발이 일어났는데, 이로 인하여 중심부의 모든 물체는 기화되어 버렸고, 반경 30km에 이르는 넓은 지역의 나무들이 불에 타는 등의 피해를 입었다고 합니다. 규모는 작더라도 물체의 충돌에서는 항상 일부의 에너지가 열에너지로 변환되는 현상이 수반됩니다. 소규모의 예로서는 미국의 남북전쟁 당시 링컨 대통령이 이끄는 북군에게 결정적인 승리를 안겨 준 유명한 게티버그 전투의 유적 중에 흥미로운 것이 있습니다. 그 곳 박물관에는 두 총탄이 공종에서 우연히 충돌하여 맞붙어 버린 것이 전시되어 있으며, "당시 이 곳의 전투가 얼마나 치열했는가를 잘 보여 준다"라는 설명이 부착되어 있습니다. 그러나 물리학적 견지에서 보자면 충돌시의 발열현상이 얼마나 치열할 수 있는가를 보여 주는 단적인 사례라고 하겠습니다.
--- p.109 |