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상대성 이론 - 특수 상대성 이론과 일반 상대성 이론

원제 : Relativity: the special and the general theory
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    출판사 서평

    상대성 이론 - 특수 상대성 이론과 일반 상대성 이론

    이 책은 "타임"지가 선정한 ‘20세기 인물’, 천재 물리학자 알베르트 아인슈타인의 [상대성 이론]을 번역한 것이다. 아인슈타인이 직접 설명하는 특수 상대성 이론과 일반 상대성 이론뿐 아니라, 이론의 바탕이 된 로렌츠 이론, 상대성 이론 증명, 공간에 대한 사유 등을 부록에 실어 함께 소개한다.

    아인슈타인이 직접 말하는 상대성 이론
    상대성 이론에 대한 책과 그 해설서가 많이 있지만, 상대성 이론을 확립한 사람만큼 상대성 이론을 깊이 이해하는 사람은 없다. 이 이론이 심오하기 때문이고, 또 이 이론 바닥에 깔려 있는 철학 사상에 대한 깊은 이해가 필요하기 때문이다. 따라서 상대성 이론을 아인슈타인이 직접 설명하는 것보다 더 잘 설명하는 길은 없을 것이다. 이 책은 상대성 이론 자체에 대한 설명이나 수학적 복잡함을 설명하는 대신 상대성 이론이 나올 수밖에 없었던 논리적 사고의 흐름을 자연스럽게 소개하고 있다. 이 책을 따라가 보면 상대성 이론이 가장 보편적인 자연법칙이라는 것에 동의할 수밖에 없다. 아인슈타인은 이론이 필요해서 상대성 이론을 만든 것이 아니라, 시간과 공간에 대한 깊은 사색과 논리적 유추에 의해 결론적으로 이 이론을 만들게 되었다.

    상대성 이론의 가장 대중적인 설명
    상대성 이론에 관한 책이 많이 있지만 이 책은 여전히 가장 대중적이고 유용한 설명서다. 상대성 이론이 어떤 것인지 관심은 있지만 숫자와는 별로 친하지 않은 독자들에게 상대성 이론의 과학적인 부분을 개괄적으로 설명하는 것은 물론이고, 철학적인 면까지 고찰할 수 있도록 정확하게 설명하기 위해 아인슈타인이 직접 쓴 책이다. 한 장 한 장 넘기기 전에 깊게 생각하게 만든다. 이 책은 복잡하고 어려운 상대성 이론 교과서를 공부하기 전에 반드시 읽어야 하는 책이다. 물리학도가 아니더라도 시간과 공간에 대해 깊이 생각하는 지성인이라면 꼭 갖고 있어야 하는 책이다.
    이 책의 강점은 간결하다는 것이다. 물리책에는 복잡한 수식이 있고, 그 수식을 완전히 이해해야 내용을 소화했다고 생각하는 경향이 있다. 하지만 수식 자체보다는 수식이 의미하는 바를 읽어 낼 줄 알아야 개념을 이해한 것이라 할 수 있다. 이 책에는 수식이 거의 나오지 않아 오히려 생소하게 느낄 수도 있을 것이다. 하지만 본문을 천천히 생각하며 읽으면 상대성 이론을 주창한 저자가 논리적으로 어떻게 이 이론에 도달하게 되었는지 알게 될 것이고, 상대성 이론의 핵심적인 개념과 의의를 이해하게 되는 희열을 맛보게 될 것이다.

    목차

    서문
    15번째 개정판의 노트

    1부 특수 상대성 이론
    1. 기하학 명제의 물리적 의미
    2. 좌표계
    3. 고전 역학에서의 공간과 시간
    4. 갈릴레이 좌표계
    5. 제한된 의미의 상대성 원리
    6. 고전 역학에서 사용하는 속도의 합에 관한 정리
    7. 상대성 원리와 빛의 전파의 법칙 사이에 있는 명백한 불일치성
    8. 물리학에서 시간에 대한 개념
    9. 동시성의 상대성
    10. 거리 개념에 대한 상대성
    11. 로렌츠 변환
    12. 움직이고 있는 측정자와 시계의 특성
    13. 속도 합에 관한 정리, 피조의 실험
    14. 상대성 이론의 자기 발견적 가치
    15. 상대성 이론의 일반적인 결과들
    16. 경험과 특수 상대성 이론
    17. 민코프스키의 4차원 공간

    2부 일반 상대성 이론
    18. 특수 상대성 원리와 일반 상대성 원리
    19. 중력장
    20. 상대성 이론의 일반적 가정을 위한 논의로서 관성 질량과 중력 질량의 등가성
    21. 특수 상대성 이론과 고전 역학의 기초가 불만족스러운 이유
    22. 일반 상대성 원리로부터의 몇 가지 추론
    23. 회전하는 좌표계에서 측정자와 시계의 행동
    24. 유클리드 연속체와 비유클리드 연속체
    25. 가우스 좌표계
    26. 유클리드 연속체인 특수 상대성 이론의 시공간 연속체
    27. 유클리드 연속체가 아닌 일반 상대성 이론의 시공간 연속체
    28. 일반 상대성 원리의 정확한 수식화
    29. 일반 상대성 원리에 근거한 중력의 문제에 대한 해답

    3부 우주에 관한 전체적인 고찰
    30. 뉴턴 이론이 갖는 우주론적 문제
    31. ‘유한’하지만 ‘경계가 없는’ 우주의 가능성
    32. 일반 상대성 이론에서 본 우주의 구조

    부록
    1. 로렌츠 변환의 유도(11장의 보충)
    2. 민코프스키의 4차원 공간(‘세계’)(17장의 보충)
    3. 일반 상대성 이론을 증명한 실험
    4. 우주의 구조(32장의 보충)
    5. 상대성 이론과 공간의 문제

    본문중에서

    자연의 일반 법칙은 로렌츠 변환식에 대해 공변(共變, covariant)한다.
    이것은 상대성 이론이 자연법칙을 제한하는 확실한 수학 조건이다. 그렇기 때문에 상대성 이론은 일반적인 자연법칙을 찾는 데서 가치 있는 자기 발견적 해결 방법이 된다. 일반적인 자연법칙이 이 조건을 만족할 수 없는 것으로 판명난다면 상대성 이론의 두 가지 기본적인 가정 중 적어도 하나가 거짓인 것으로 증명되는 것이다.
    (/ pp.46~47)

    어떤 사건을 묘사할 때 기준 좌표계로 기차나 둑을 취할 수 있다는 것은 상대성 원리의 전부가 아니다. 이것은 당연하다. 상대성 원리가 주장하는 바는 다음과 같다. 경험을 통해 얻는 자연의 일반 법칙을 수식화했을 때,
    (a) 둑을 기준 좌표계로 취한 경우
    (b) 기차를 기준 좌표계로 취한 경우
    상관없이 법칙들이 정확히 동일한 형태여야 한다는 것을 주장하고 있다. 이를테면 역학 법칙이나 진공 중에서 빛의 전파에 관한 법칙이 여기에 해당한다.
    (/ p.66)

    천문학자들과 물리학자들에게 아주 흥미 있는 질문이 하나 생긴다. 우주가 무한한가 하는 것과 구 우주에서처럼 유한한가 하는 것이다. 경험은 이 질문에 대한 답을 얻는 데 충분하지 않다. 그러나 일반 상대성 이론은 어느 정도 확실하게 이 질문에 대해 대답할 수 있다.
    (/ p.118)

    저자소개

    알베르트 아인슈타인(Albert Einstein) [저] 신작알림 SMS신청 작가DB보기
    생년월일 1879~1955
    출생지 독일
    출간도서 0종
    판매수 0권

    1879년 3월 14일 독일 울름에서 태어나 1940년 미국 시민권을 취득했으며, 1955년 4월 18일 수술을 거부하고 생을 마쳤다. '기적의 해'로 불리는 1905년에는 특수상대성이론에 관한 논문을 포함하여 광전 효과, 브라운 운동 등 놀라운 논문을 다수 발표했다. 상대성 원리와 중력에 관한 이론들은 뉴턴 물리학을 넘어서는 심오한 진전이었고, 과학적 탐구와 철학적 탐구에 혁명을 일으켰다. 1921년 광전 효과에 대한 기여로 노벨 물리학상을 받았다.
    마지막 순간까지 통일장 이론을 완성하기 위해 방정식에 매달렸지만, 사실 그의 관심 분야는 철학, 종교, 정치, 경제 등 다

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    생년월일 -
    출생지 -
    출간도서 0종
    판매수 0권

    연세대학교 천문기상학과를 졸업한 후, 영국 케임브리지대학에서 태양 내부 구조에 관한 연구로 박사학위를 받았다. 귀국 후 삼성항공 항공우주연구소 선임연구원, 고등과학원 조교수로 있었고 현재 경북대학교 천문대기과학과 교수로 재직 중이다. 태양 및 우주 환경, 감마선 폭발체, 미시 중력 렌즈 현상, 블랙홀과 관련된 고에너지 천체물리학 현상 등을 연구하고 있다.
    역서로는 [갈릴레이의 천문노트- 시데레우스 눈치우스], [망원경으로 떠나는 400년의 여행], [상대성 이론- 특수 상대성 이론과 일반 상대성 이론] 등이 있다.

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