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뉴턴의 고전 역학을 뒤엎은 “가장 아름답고 완벽한 이론”
우리가 살아가는 세계를 이해하기 위해
꼭 알아야 하는 상대성이론은 어떻게 태어났고 발전했으며
우리의 삶과 사고에 어떤 영향을 미쳤는가?

물리학 박사 김재영이 결정적 장면들을 통해 들려주는
상대성이론의 탄생과 발전에 관한 이야기!

과학을 잘 모르는 사람이라도 아인슈타인과 상대성이론은 누구나 들어보았을 것이다. 아무렇게나 흩날리는 머리카락에 콧수염, 장난스러운 표정을 짓는 아인슈타인의 모습은 그 자체로 ‘천재’의 이미지로 자리 잡았다. 실제로 그는 이전까지의 과학적 지식을 전복하는 상대성이론을 발견해, 전무후무한 천재로 불린다. 그런데 상대성이론이 정말 ‘천재’ 아인슈타인 혼자만의 성과일까? 뉴턴이 완성한 고전 역학을 무너뜨리고 세계를 이해하는 사고방식의 완전한 전환을 가져온 상대성이론. 현대 과학과 기술, 우주론을 이해하는 데 없어서는 안 될 이 이론은 난해하기로 유명하지만 그 중요성 때문에 누구나 한번쯤 호기심을 갖는 대상이기도 하다.

상대성이론은 단순히 과학뿐 아니라 사회 문화 철학에도 엄청난 영향을 미쳤다. 그러므로 상대성이론을 모르고서는 이 세계의 작동 원리를 이해하지 못할뿐더러, 현대인의 사고체계를 제대로 파악한다고 할 수 없다. 『상대성이론의 결정적 순간들』은 오랫동안 상대성이론을 역사적, 철학적으로 어떻게 이해할지에 깊은 관심을 갖고 글을 써온 김재영 박사가 상대성이론이 어떻게 발전해 왔는지, 또 그 핵심은 무엇인지 일반 독자의 눈높이에서 쉽고 재미있게 이야기해 주는 책이다.

이미 서점에는 상대성이론을 다루는 많은 책이 나와 있다. 그러나 이 중에는 일반상대성이론이 아닌 특수상대성이론만을 해설하는 데 그치거나, 쉽게 설명하기 위해 논리적 비약이 있는 비유를 사용하거나, 천재로서의 아인슈타인의 업적만을 강조하는 경우가 많다.

상대성이론은 시간과 공간과 물질에 관한 가장 근본적인 이론이며 과학이론의 본성을 잘 드러내는 이론인 만큼 역사적 문화적으로 좀 더 풍부한 맥락에서 다뤄져야 할 필요가 있다. 그런 면에서 이 책은 상대성이론이 어떤 경로로 발전되어 왔는지 역사적인 전개를 살펴보며, 이 놀라운 이론이 사상사에 어떤 인식의 전환을 가져왔는지 다룬다. 또 다양한 자료 사진과 삽화, 도표 등이 이해를 돕고 읽는 재미를 더해준다.

이 책을 읽고 나면 상대성이론이 어떤 배경 속에서 여러 과학자, 수학자들의 노력 끝에 탄생했는지, 그 핵심이 도대체 무엇인지, 그리고 이 놀라운 이론의 탄생 이후 세계를 바라보는 관점은 어떻게 바뀌었는지 알게 될 것이다. 나아가 독자 역시도 우리가 살아가는 세계를 이해하는 시야가 확 트임을 느낄 것이다.

들어가며. 004

I 상대성이론의 실마리

1장 뉴턴 vs 아인슈타인 014
“뉴턴이여, 나를 용서하시길!” | 뉴턴의 ‘기적의 해’ 신화

2장 원격작용과 마당이론 032
뉴턴 역학의 힘과 물질 | 질량과 무게

3장 공간이란 무엇일까? 059
뉴턴과 라이프니츠의 공간 논쟁
아인슈타인과 가우스와 비유클리드 기하학

II 기적의 해와 시공간

4장 아인슈타인의 기적의 해 1905년 082
아인슈타인의 학창시절 | 아인슈타인의 박사학위논문

5장 1908년, 절대세계의 가설 105
민코프스키의 「공간과 시간」 | 세계선과 지속성 논쟁

6장 운동질량과 우주선 사고실험.122
질량이 정말 속도에 따라 달라질까? | 드원 ― 베란 ― 벨 우주선 사고실험

III 일반상대성이론의 탄생

7장 베른에서 베를린까지 146
“생애에서 가장 운 좋은 생각” | 아인슈타인과 힐베르트의 표절 논쟁

8장 도대체 일반상대성이론이 무엇일까? 157
일반상대성이론의 기초 | 상대성원리, 동등성원리, 중력장 방정식
일반상대성이론이 탄생하기까지

9장 전쟁의 포성 속에서 우주의 비밀에 접근하다 188
슈바르츠실트의 풀이 | 일반상대성이론과 우주론

IV 가장 아름답고 완벽한 이론

10장 일반상대성이론 입증되다 208
1919년의 개기일식 | 우주론을 바꾼 역사 뒤편의 영웅들

11장 일제강점기 한반도의 스타, ‘아박사’ 또는 ‘아인씨’ 235
빛에도 무게가 있다!! | 동아시아에 온 아인슈타인
“뉴톤에서 아인스타인까지”

V 상대성이론의 해석

12장 상대성이론을 어떻게 해석해야 할까 270
상대성이론의 존재론 | 중력장 방정식의 해석과 상대성이론의 철학적 측면
일반상대성이론과 다양체 실재론
현대 물리학에서 에테르는 자취를 감추었을까?

13장 상대성이론을 넘어서 297
상대성이론은 상대주의적인가? | 베르너 하이젠베르크의 1937년
하이젠베르크와 그레테 헤르만의 대화 | 물리학 밖의 일반상대성이론

14장 모든 것의 이론? 325

주 334
참고문헌 339
찾아보기 342