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아인슈타인은 이렇게 알아냈구나!

아인슈타인의 상대성 이론은 알기 쉽게 설명하는「아인슈타인의 생각실험실」시리즈 제 2권 『엘레베이터에서 일반상대성이론을 만나다』. 이 책은 일반상대성이론에 관한 지식을 풍부하고 탄탄하게 설명한다. 특수상대성이론이 일반상대성이론으로 발전하는 과정을 차근차근 따라가면서 태양 주변에서 빛이 휜다는 사실은 곧 시공간이 휜다는 의미임을 설명하고, 이로부터 자연스레 유도되는 중력 렌즈 현상에 대해서도 소개한다. 또한 아인슈타인 편이 현상을 상세히 설명하며 블랙홀이 필연일 수밖에 없는 이유, 화이트홀과 웜홀의 존재 가능성도 살펴본다. 이 책을 통해 상대성이론이라는 커다란 숲을 이해할 수 있다.

일반상대성이론에 따르면 빛은 중력에 의해 휘어진다. 물체도 아니고 무게도 없는 빛이 중력에 의해 나아가는 코스가 바뀌는 것이다. 주의할 점은, 이 빛의 휘어짐은 진공에서도 일어나는데, 물속에서 일어나는 빛의 굴절과는 다르다는 사실이다. 빛이 휘는 것은 공간이 휘기 때문에 일어나는 현상이다. 중력은 시간의 흐름에도 영향을 끼친다. 중력에 의해 시간이 천천히 흐른다. 빛을 휘게 할 뿐만 아니라 삼켜 버릴 정도로 중력이 강한 블랙홀 근처에서는 시간이 거의 정지해 버린다. 우주선이 블랙홀 근처까지 날아가 잠시 머물렀다가 돌아오는 것을 생각해 보자. 머무는 장소를 잘 선택하면 여행자는 1년밖에 보내지 않았는데, 지구에서는 100년이 지나가는 일이 있을 수 있다.
이처럼 2권 ‘엘리베이터에서 일반상대성이론을 만나다’에서는 태양 주변에서 빛이 휜다는 사실은 곧 시공간이 휜다는 의미임을 설명하고, 이로부터 자연스레 유도되는 중력 렌즈 현상에 대해서도 자세히 소개한다. 또한 아인슈타인 편이 현상과 그것이 궁극적으로 맞닿게 되는 자연의 실체가 시간의 변화라는 사실을 상세히 설명하며 블랙홀이 필연일 수밖에 없는 이유, 화이트홀과 웜홀의 존재 가능성도 살펴본다.

★ 이 책들은 에피소드 출판사에서 2003년에 출간됐던 『사고뭉치 아인슈타인, 빛을 뒤쫓다』와 『사고뭉치 아인슈타인, 엘리베이터를 타다』를 새롭게 펴낸 것입니다.

머리말

1장 미진한 아쉬움이 절실한 꿈으로
2장 우주선, 관성력 그리고 엘리베이터
3장 아인슈타인 엘리베이터와 등가원리
4장 힘겨웠지만 운이 따랐던 시기
5장 중력과 빛의 휨
6장 중력과 공간
7장 일식과 빛의 휨 측정
8장 중력렌즈
9장 아인슈타인 편이
10장 수성의 장미꽃형 궤도

부록
아인슈타인의 생애
참고 도서
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이와 비슷한 상황은 채플린(Charlie Chaplin, 1889-1977)과의 만남에서도 드러난다. 아인슈타인이 로스앤젤레스에서 채플린의 초대를 받아 무성영화 <가로등>의 시사회에 갔을 때였다. 그가 극장에 들어가려고 하는데 사람들이 극장 앞에 구름처럼 몰려와 아인슈타인과 채플린을 외치며 길을 터 줄 생각을 하지 않았다. 그날 채플린은 아인슈타인에게 이렇게 말했다.
“제가 대중에게 인기가 있는 건 사람들이 저를 이해하기 때문입니다. 그러나 아인슈타인 선생님이 대중적 인기를 누리는 건 그 누구도 당신을 이해하지 못하기 때문이지요.”
이렇듯 과학자로서 누릴 수 있는 온갖 영광과 영예를 한 몸에 받은 아인슈타인이었지만, 평화주의를 외쳤던 그에게 정치적 이해득실에 따라 뒤바뀌었던 인종적 문제는 벗기 어려운 멍에와도 같은 것이었다. 그는 이렇게 말했다.
“상대성이론으로 인해 저는 많은 사람들로부터 사랑을 받고 있습니다. 그러한 현재의 제 신분은 독일에서는 독일 학자로, 영국에선 유태계 스위스 학자로 간주되고 있습니다. 그러나 만약 운명이 지금과는 달리 저를 비참한 결과로 이끌었다면 저는 독일에선 유태계 학자로, 영국에선 독일 과학자로 취급받았을 겁니다.”
☞ 2권 본문 163쪽 중에서