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2019년 4월 10일, 인류 역사 최초로 블랙홀을 촬영한 사진이 공개되었다.
드디어 아인슈타인의 일반 상대성 이론이 궁극적으로 증명된 것이다.
그렇다면 이제는 블랙홀을 여행할 차례다.
여행을 떠나기 전, 상대성 이론이 무엇인지부터 알아보자.
『상대성 이론이란 무엇인가』는 우리가 블랙홀을 여행할 때
겪을 놀라운 현상들을 생생하게 보여주며
아인슈타인의 상대성 이론을 재미있게 소개한다.

블랙홀 관측 성공으로 104년 만에 '일반 상대성 이론'이 입증되다!

2019년 4월 10일, 아침부터 실시간 검색어에 ‘블랙홀’이 올라와 밤늦게까지 사라지지 않았다. 이날 밤에 세계 최초로 블랙홀의 모습이 공개된다는 뉴스 때문이었다.

오후 10시, 드디어 블랙홀의 증거와 모습이 사진으로 공개되었다. 블랙홀의 강한 중력으로 왜곡된 주변 천체의 빛이 블랙홀을 붉게 휘감고 있는 사진이 포털 사이트의 1면을 장식했다. 촬영된 블랙홀은 거대은하 M87의 중심부에 있는 블랙홀로 지구로부터 5500만 광년 떨어져 있으며 무게는 태양 질량의 65억 배에 달한다고 한다. 예전부터 말로만 듣고 상상도로만 보았던 블랙홀의 진짜 모습을 드디어 볼 수 있게 된 것이다.

104년 전, 블랙홀을 관측할 수 없을 뿐만 아니라 블랙홀의 존재조차 확실하지 않을 시절, 아인슈타인은 중력에 의해서 시공간이 휜다는 일반 상대성 이론을 발표하였다. 그리고 104년 만에 그의 이론이 완벽하게 맞았음이 입증되었다.

아인슈타인이 옳았다!

복잡한 수식과 공식 없이 쉽고 재미있게 만나는 상대성 이론!

수포자(수학을 포기한 사람) 혹은 과포자(과학을 포기한 사람)라서 ‘상대성 이론’이라는 단어에 지레 겁먹고 책을 멀리하고 싶어진다면 그러지 않기를 바란다. 『상대성 이론이란 무엇인가』는 ‘쉽게’ 썼다며 온갖 수식과 공식이 꽉꽉 들어차 있는 다른 과학 이론서들과 다르다. 정말로 쉽게 쓰여진 이 책에는 수식도 공식도 없으며(소수의 수학을 포기하지 않은 독자들을 위해 아주 가끔 등장하긴 하지만, 빼고 읽어도 내용을 이해하는 데는 아무 문제가 없다) 내용이 조금이라도 어려워진다 싶으면 친절하게 그림을 등장시켜 우주로 탈출하려 하는 우리의 영혼을 블랙홀이 빛을 잡아당기듯 단단히 붙잡아준다.

‘시간과 공간은 하나이며 시공간은 중력에 의해 휘어진다’는 영 이해 못할 일반 상대성 이론의 개념도, 세상에서 가장 유명한 공식 E=MC²이 나오는 특수 상대성 이론도 『상대성 이론이란 무엇인가』를 읽으면 완벽하게 이해할 수 있다. 특히 특수 상대성 이론은
1. 자연의 법칙은 누구에게나 똑같다.
2. 빛의 속도도 누구에게나 똑같다.
이 두 가지 원칙만 받아들이면 아주 쉽게 이해할 수 있다.
이 책은 관측 성공으로 다시 주목 받고 있는 블랙홀을 두고 우리가 만약 블랙홀을 여행한다면 어떨지를 화두로 던지며 이야기를 풀어나간다. 사람들 대부분은 태양이 갑자기 블랙홀이 되면 그 블랙홀이 순식간에 지구와 태양계의 다른 행성들을 빨아들여 없애버릴 것이라고 생각한다. 하지만 『상대성 이론이란 무엇인가』의 저자이자 천체물리학자인 제프리 베네트는 ‘블랙홀은 빨아들이지 않는다’고 말한다. 태양이 블랙홀이 되어도 지구는 여전히 그 블랙홀을 중심으로 공전한다는 것이다. 강력한 중력 때문에 빛조차 블랙홀에서 빠져나올 수 없다는데 어째서 지구가 무사한 걸까?

『상대성 이론이란 무엇인가』를 읽어 보면 그 이유를 알 수 있다. 궁금하지 않은가?

세스 쇼스탁(외계 지적생명체 탐사(SETI) 연구소 선임 천문학자)
나는 상대성 이론을 소개한 책을 많이 읽었지만 이 책만큼 명료하고 계속 읽게 만드는 힘이 있는 책은 보지 못했다. 특수 상대성 이론과 일반 상대성 이론의 근본적으로는 단순하면서도 일상의 상식을 깨는 아이디어들을 이해하고 싶은 모든 이에게 『상대성 이론이란 무엇인가』를 추천한다. 누구나 이해하기 쉽고 또 흥미롭다.

데이비드 J. 헬팬드(미국천문학회 회장, 캐나다 퀘스트대학교 총장 겸 부총장)
10여 년 전, 제프리 베네트와 그의 동료들이 쓴 『우주적 관점(Cosmic Perspectives)』이 출간된 이래로 나는 상대성 이론에 관한 탁월한 내용 덕분에 이 책을 자주 이용하고 있다. 그런데 우리가 시간과 공간을 과학적으로 혹은 개인적으로 바라볼 때 상대성 이론이 왜 중요한지를 이야기하는, 사려 깊은 견해와 풍부한 그림을 곁들인 상대성 이론만을 위한 새로운 책이 나오다니! 정말 멋진 일이다.

알베르토 니콜리스(컬럼비아대학교 물리학과 교수)
『상대성 이론이란 무엇인가』는 잘 썼고 매우 읽기 쉬운 책으로 특수 상대성 이론과 일반 상대성 이론을 훌륭하게 소개한다. 제프리 베네트는 상대성이라는 주제를 과장하여 허풍 떨거나 극적으로 만들지 않고 과학적 사실에 충실하면서도 분명하고 흥미롭게 썼다.

프롤로그

Ⅰ: 시작
1. 블랙홀 여행

Ⅱ: 아인슈타인의 특수 상대성 이론
2. 달리는 빛
3. 시간과 공간을 다시 정의하다
4. 새로운 상식

Ⅲ: 아인슈타인의 일반 상대성 이론
5. 뉴턴의 불합리성
6. 중력을 다시 정의하다

Ⅳ: 상대성이 지니는 의미
7. 블랙홀
8. 팽창하는 우주

에필로그: 당신이 우주에 남긴 흔적

감사의 말

모든 사람이 의견이 같아야만 한다고 생각한다. 예를 들어 당신이 사과 나무 두 그루에서 각각 사과 한 개씩(하나는 빨간 사과, 하나는 녹색 사과)이 땅에 동시에 떨어지는 것을 본다면 당신은 다른 사람들도 모두 두 사과가 동시에 땅에 떨어졌다고 생각할 것으로 기대한다(두 나무에서 오는 빛의 이동 시간의 차이를 감안했다고 가정할 경우). 마찬가지로 녹색 사과가 빨간 사과보다 먼저 땅에 떨어지는 것을 봤는데 어떤 사람이 빨간 사과가 먼저 땅에 떨어졌다고 말한다면 당신은 매우 놀랄 것이다. 자, 그럼, 이제 놀랄 준비를 하시라.

이들 아이디어를 명확히 이해하기 위해 당신의 블랙홀 여행을 다시 한 번 생각해보자. 빛의 속도에 가까운 속도를 내기 위해, 그리고 지구로 돌아오기 위해 당신은 엄청나게 가속을 했다. 이 가속은 극도로 강한 중력과 같고, 일반 상대성 이론에 따르면 가속하는 기간 동안 당신의 시계는 지구의 시계보다 훨씬 더 느리게 간다. 그래서 지구에 돌아왔을 때 당신은 지구 사람들보다 나이가 적게 들어 있다.
좋은 소식도 있다. 앞에서 우리는 거의 즉각적인 가속을 하는 것으로 가정했다. 그러다 보니 당신에게 얼마만큼의 시간 지연이 일어나는가를 계산하기는 쉬웠지만(특수 상대성 이론의 간단한 공식을 사용할 수 있었다) 가속의 힘 때문에 당신이 죽는다는 단점이 있었다. 우리는 당신에게 이제 더 안전한 여행을 제공할 수 있다.