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상대성이란 무엇인가

2011.04.28조회:2426

상대성이란 무엇인가 The Meaning of Relativity
알베르트 아인슈타인|브라이언 그린 서문|고중숙 옮김|304쪽|값 16,000원|양장



국내 최초로 소개되는 아인슈타인의 세기의 명강의!
천재의 20세기, 그 선두에 우뚝 서 있는 아인슈타인!
그의 입을 통해 직접 듣는 광활하고 신비로운 우주의 비밀!



모두가 알지만, 누구도 모르는 상대성이론
아인슈타인은 뉴턴과 함께 역사상 쌍벽을 이루는 최고의 과학자이다. 이는 과학자들이 1666년(만유인력법칙의 발견)과 1905년(특수상대성이론의 발표)의 두 해를 ‘기적의 해’라고 부르면서 이들의 업적을 기리고 있다는 데에서도 알 수 있다. 상대성이론에 대해 들어보지 못한 사람은 없을 것이다. 누구나 아인슈타인을 알고 상대성이론(이란 말)을 알지만, 정작 진짜 상대성이론이 무엇인지, 우리에게 남긴 유산이 무엇인지에 대해서는 잘 알지 못한다. 아인슈타인의 상대성이론이 발표된 지 거의 100년이라는 세월이 지났다. 하지만 현대물리학에서 상대성이론은 여전히 유효하고 영향력이 막강하다. 아인슈타인 이전 과학계와 사람들의 인식 체계를 뉴턴이 지배하고 있었다면, 특수상대성이론의 발표 후 인간의 인식 체계와 세계관은 그 뿌리부터 송두리째 변화했다.
아인슈타인 상대성이론의 이런 생명력은 이론 자체가 완벽하고 무결점이기 때문이 아니다. 아인슈타인 이후 더욱 발전한 현대과학의 기준에서 상대성이론은 모순점도 가지고 있고, 해결하지 못한 문제점들도 있는 것이 사실이다. 아인슈타인 자신조차 자신 이후에 발전한 수학적, 과학적 진보는 놀라워서 따라가기 힘들다고 말했을 정도이다. 이런 현실에서도 상대성이론이 영향력을 떨치고 있는 것은 바로 그것이 현대물리학의 시작이기 때문이다. 그리고 아인슈타인이 상대성이론을 통해 제기한 문제점을 풀어가는 과정 자체가 현대과학의 발전사의 궤도이다.
이런 상대성이론에 대해 일반 대중들이 쉽게 접근할 수 있는 책은 많지 않다. 그런 면에서 이 책의 장점은 아인슈타인이 대학 초청 강연을 통해 상대성이론의 가장 핵심적 골자를 말해주고 있다는 것, 그리고 상대성이론이 출현하게 된 배경 스토리에서 상대성이론을 이야기하고 있어서 독자들이 친근하게 다가갈 수 있다는 것이다. 수식이 이해가 가지 않는다고 해서 이 책을 덮을 필요는 없다. 수식의 이해 말고도 이 책에서 상대성이론의 탄생과 그것이 무엇을 풀기 위해 그런 과정을 거치는가에 대한 이야기만으로 현대 과학의 흐름을 짐작할 수 있게 한다.


상대성이론의 사상적 의미
간결하게 정리된 수식에 숨겨진 상대성이론의 구체적 면면들을 신중하게 숙고할 때면 어김없이 맞닥뜨리는 ‘상대성의 참된 의미’의 경이로움에 고개를 숙이지 않을 수 없다. 아인슈타인 이전까지 시간과 공간은 실체의 무대 그 자체였다. 그러나 상대성이론은 바로 그 무대에서 세상을 뒤흔드는 혁명을 일으켰고, 실체에 대한 인류의 관념은 근본부터 허물어졌다._본문 8-9쪽

뉴턴 이후부터 아인슈타인 이전까지, 인류는 우주의 모든 것이 절대적이라고 믿었다. 이런 믿음은 자연철학에 있어서도 절대 법칙에 의해 우주가 운용되고 있다는 기계론적 세계관을 확립시켰고, 이것은 필연적으로 인간중심적․이성중심적 사고를 발달시켰다. 이성이 절대적이고, 그 이성을 통한 논리적 사유를 통해 귀결된 결과물 역시 절대 진리라는 데카르트의 사유 제1원칙(“Cogito Ergo Sum”) 역시 이런 생각을 토대로 하고 있는 것이다.
하지만 아인슈타인의 상대성이론이 발표된 이후, 뉴턴 중심의 인식관 자체가 근본적으로 붕괴되었다. 절대적이었던 시간과 공간은 기준(관찰자)에 따라 상대적인 것이 되었다. 이에 따라 절대적인 시간과 공간에서 파생되었던 이성적 사유의 절대성도 붕괴되었다. 이런 상대성이론은 인간 정신의 기저를 흔들어놓는 결과를 낳았으며, 포퍼의 반증주의, 니체의 관점주의의 발전 등 수많은 변화를 불러일으켰다. 이렇듯 상대성이론이 가져온 ‘절대적 이성’의 파괴는 자연과학을 넘어 인간 인식 체계 자체, 그에 따른 세계관 자체의 대전환을 가져왔다.


저자: 알베르트 아인슈타인(Albert Eicstein)
독일 태생의 유대인 이론물리학자인 그는 1905년 독일의《물리학연보》에 광양자설, 브라운운동 이론, 특수상대성이론 등 5개의 논문을 발표했다. 특히 특수상대성이론은‘모든 좌표계에서 빛의 속도가 일정하고 자연법칙이 동일하다면, 시간과 물체의 운동은 관찰자에 따라 상대적’이라고 함으로써, 당시까지 지배적이었던 갈릴레이나 뉴턴 역학을 송두리째 흔들었다. 이것은 종래의 시간·공간 개념을 근본적으로 변혁시켰으며, 철학사상에도 지대한 영향을 미쳤다. 1916년 발표한 일반상대성이론에서는 ‘강한 중력장 속에서 빛은 구부러진다’고 예언했고, 이것은 영국의 일식 관측대에 의하여 확인 증명되었다. 이로써 그때까지 알 수 없었던 수많은 우주 현상이 설명 가능해졌다. 그는 광전효과 연구와 이론물리학에 기여한 업적으로 1921년 노벨물리학상을 받았다. 1933년 독일을 떠나 미국의 프린스턴 고등연구소 교수로 취임, 이후 일반상대성이론을 통일장이론으로 확대시키는 연구에 평생을 바쳤다. 제2차 세계대전 중인 1939년 핵무기 연구에 관한 서한에 서명함으로써‘맨해튼계획’수립에 영향을 미쳤지만, 히로시마 원폭투하에 충격을 받아 핵무기폐기운동에 동참했고, 비무장세계정부 수립을 위한 운동에도 적극 참여했다. 미국에서는 그를 기념하여 아인슈타인 상을 마련하고 해마다 2명의 과학자에게 시상하고 있다.

서문: 브라이언 그린(Brian Greene)
물리학자이자 세계적인 초끈이론의 선구자. 수학 신동으로 12세에 이미 고등수학 수준을 넘어 대학교수들에게 개인지도를 받았다. 하버드대학교를 졸업하고 옥스퍼드에서 로즈장학생으로 박사학위를 받았으며, 현재 컬럼비아대학교의 물리학 및 수학 교수로 재직하고 있다. 세계를 돌아다니면서 기초물리학 및 고급물리학을 강의하고 있으며, 초끈이론을 이끄는 물리학자로 명성을 날리고 있다. 그의 저작 중 베스트셀러인《엘러건트 유니버스》는 퓰리처상 최종후보에 오르기도 했다. 이 외에도《우주의 구조》등을 저술했다.

역자: 고중숙
서울대학교 화학과를 졸업하고 미국 애크론대학교에서 레이저분광학을 전공하여 박사학위를 받았다. 현재 순천대학교 과학교육과 교수로 재직하면서 과학 분야에 여러 저서와 역서를 펴내고 있다. 저서로《아인슈타인 시간여행을 떠나다》《고중숙의 사이언스크로키》《내 머리로 이해하는 E=mc2》등이 있으며, 옮긴 책으로는《아인슈타인의 우주》《소수의 음악》《스트레인지 뷰티》《우주, 또 하나의 컴퓨터》《무 영 진공》《갈릴레오의 진실》등이 있다.