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상대성 이론과 ‘E=mc2’는 어떻게 만들어졌을까?
아이작 뉴턴 이후 가장 위대한 과학자, 알베르트 아인슈타인
아인슈타인의 흥미롭고 파란만장한 삶을 돌아보고, 그가 과학계에 남긴
불멸의 발자취와 영향력을 이해하기 쉽게 들려주는 책!

호기심 많은 아이는 어떻게 천재 과학자가 되었나?
아인슈타인은 왜 어린 나이에 독일 시민권을 포기했을까? 아인슈타인의 인생을 바꾼 다섯 편의 논문은 어떤 논문들인가? 아인슈타인이 1905년을 ‘기적의 해’라고 불렀던 이유는 무엇일까? 특허청에서 일하면서 물리학 논문을 쓰게 된 사연은? 특수 상대성 이론과 일반 상대성 이론, ‘E=mc2’은 어떻게 만들어졌을까? 미국 대통령에게 원자 폭탄 개발을 촉구하고도 정작 아인슈타인은 왜 맨해튼 계획에 참여하지 못했나? 아인슈타인의 머리에 2만 마르크의 현상금이 걸린 이유는? 왜 노벨 물리학상의 상금을 모두 전 부인에게 주어야만 했을까? 아인슈타인이 이스라엘의 대통령이 될 뻔한 사연은? 아인슈타인의 뇌는 보관되어 있다는 게 사실일까?
이 책은 아인슈타인이 어떻게 호기심 많은 아이에서, 노벨 물리학상을 받고, 고전 물리학을 현대 물리학으로 발전시키는 데 결정적인 역할을 하고, 아이작 뉴턴 이후 최고의 과학자가 되었는지, 파란만장하고 곡절 많은 그의 온 삶을 꼼꼼하게 들려준다. 명성만큼이나 고난과 시련을 겪은 그의 삶은 아인슈타인을 이해하는 데 도움이 될 것이다. 원자 폭탄을 폐기하기 위해 노력하거나, 평화와 인권을 위해 애쓴 아인슈타인의 또 다른 모습도 들려준다.

아인슈타인이 남긴 위대한 유산
이 책은 그의 특별했던 삶과 더불어, 원자의 존재와 크기를 증명하고, 양자역학의 탄생에 결정적인 기여를 하고, 블랙홀과 빅뱅 이론의 발견을 낳은 우주 모형을 만든 것에 이르기까지 아인슈타인이 과학에 남긴 중요한 업적을 들려준다. 특히 그가 남긴 가장 중요한 유산인 특수 상대성 이론과 일반 상대성 이론의 내용을 독자들의 눈높이에 맞춰 친절하고도 이해하기 쉽게 설명해준다.
아인슈타인의 혁명적인 이론들은 그가 죽고 나서도 지금까지 무너지지 않고 있다. 그가 살아 있던 시절에는 이론에 불과했던 블랙홀과 빅뱅은 오늘날 현대 우주론의 기초를 이루고 있다. 아인슈타인의 이론들은 앞으로도 계속되는 검증을 모두 견뎌낼 수 있을까? 그동안의 역사를 감안한다면, 아인슈타인의 이론이 옳다는 데 내기를 거는 편이 안전할 것이다.

아인슈타인의 이론을 알아보는 21가지 탐구 활동과 사고 실험!
“상상력이 지식보다 더 중요하다. 지식은 한계가 있다. 상상력은 세상의 모든 것을 담을 수 있다.” 이는 아인슈타인이 한 말이다. 아인슈타인은 상대성 이론을 발견할 때, 그리고 자신이 생각한 것을 사람들에게 설명할 때, 사고 실험을 사용한 것으로 유명하다. 광속에 가까운 속도로 달리는 열차를 상상하기도 했고, 바닥도 없이 끝없이 추락하거나 우주 공간에서 움직이는 엘리베이터를 상상하기도 했다. 그런 열차나 엘리베이터를 탄 사람들은 어떤 경험을 할까?
이 책에서 독자들은 아인슈타인의 이론을 잘 이해하기 위해 여러 가지 사고 실험을 하게 될 것이다. 상상 속에서 하는 각각의 실험 설명을 잘 읽은 뒤, 거기에 달린 질문들에 답하려고 스스로 노력해 보고 나서 이어지는 글을 읽기를 권한다. 이 책에 소개된 사고 실험은 대부분 아인슈타인 자신이 한 것이다. 따라서 미래의 과학자들은 다양한 탐구 활동과 사고 실험을 통해 그의 이론과 개념을 생생하게 경험할 수 있을 것이다.
1905년, 아인슈타인의 삶을 바꾼 ‘기적의 해’
아인슈타인은 젊은 시절의 시간을 대부분 물리학을 생각하고 연구하는 데 썼다. 특히 특허청에서 일할 때인 1905년 3월부터 9월까지 획기적인 논문 다섯 편을 썼는데, 이 논문들은 과학자들이 세계를 바라보는 방식을 완전히 바꿔버렸다. 아인슈타인은 그때부터 1910년까지 20편이 넘는 논문을 발표했다. 마침내 1909년에 스위스 취리히 대학에서 일할 수 있게 된다.
아인슈타인이 특수 상대성 이론을 발표했을 때 과학계에서 그것을 믿는 것은 말할 것도 없고 제대로 이해한 사람조차 없었다. 어떤 면에서는 대학이 아니라 특허청에서 일했기 때문에 과감한 이론을 생각하기가 더 쉬웠을 수도 있다. 물리학 교수가 대학에서 가르치는 것과 모순되는 내용을 논문으로 썼다가는 교수 자리나 명성을 잃을지도 모르기 때문이다.
「빛은 파동인 ‘동시에’ 입자이다」, 「원자의 크기」, 「원자는 존재한다」, 「특수 상대성 이론」, 「E=mc2」. 이런 굉장한 논문 다섯 편을 잇달아 발표한 1905년을 아인슈타인은 ‘기적의 해’(아이작 뉴턴이 운동의 세 가지 법칙을 발견한 1666년을 사람들은 ‘안누스 미라빌리스’, 즉 ‘기적의 해’라고 불렀다)라고 불렀다. 그러나 아인슈타인은 상대성 이론을 발견한 업적으로는 노벨상을 영영 받지 못했다. 아인슈타인은 광전 효과에 관해 획기적인 연구로 노벨상을 받았다.

감사하는 말 / 일러두기: 사고 실험 / 머리말: 특허청 심사관

1. 호기심 많고 독립심이 강한 아이: 1879~1901
헤르만과 파울리네 16 / 뮌헨과 마야 18 / 학교에 가다 20 / 이탈리아 22 / 아라우 25 / 대학 생활 27 / 밀레바 마리치 28 / 교수들과의 불편한 관계 30 / 실직 상태에서 혼자가 되어 31

2. 특허청과 기적의 해: 1901~1909
올림피아 아카데미 36 / 특허청 38 / 결혼 생활 39 / 기적의 해 41 / 첫 번째 논문: 빛은 파동인 ‘동시에’ 입자이다 42 / 두 번째 논문: 원자의 크기 45 / 세 번째 논문: 원자는 존재한다 467/ 네 번째 논문: 특수 상대성 이론 48 / 다섯 번째 논문: E=mc2 53 / 특허청 사무실에 틀어박혀 54

3. 특수 상대성 이론: 1905
무엇 때문에 특수한가? 58 / 모든 것은 상대적이다 58 / 그 사건은 언제 일어났는가? 62 / 시간과 운동 64 / 특수 상대성 이론의 결과 66 / 빨리 달리는 물체는 길이가 짧아진다 67 / 빨리 달리는 물체는 질량이 커진다 68 / 빨리 달리는 물체는 시간이 느려진다 68 / 먼 은하와 빛의 속도 69

4. 양말을 신지 않은 교수: 1909~1919
인기 있는 교수 74 / 프라하 77 / 취리히로 돌아가다 88 / 베를린 89 / 1차 세계대전 91 / 일반 상대성 이론 93 / 이혼 94 / 에딩턴이 나서다 95 / 증명 97

5. 일반 상대성 이론: 1915
상대성 이론의 핵심 내용 100 / 시공간 101 / 블랙홀 102 / 시간과 중력 104 / 다시 돌아본 쌍둥이 역설 104

6. 명성과 박해: 1919~1933
유명 인사가 되다 108 / 국제적인 슈퍼스타 110 / 노벨 물리학상 112 / 통일장 이론 114 / 에드윈 허블, 새로운 우주를 발견하다 116 / 독일에 어둠이 깔리다 121 / 미국이 부르다 123 / 독일에서의 마지막 나날 125

7. 미국과 원자 폭탄: 1933~1945
르코크-쉬르-메르 130 / 프린스턴 132 / 유럽에 전운이 감돌다 135 / 두 통의 편지 137 / 전쟁과 원자 폭탄 139

8. 평화와 인권을 위해 싸우다: 1945~1955
전쟁이 끝난 뒤 146 / 원자 폭탄 폐기를 위한 노력 147 / 인권 운동 149 / 이스라엘 150 / 매카시즘 152 / 마지막 나날 156

후기: 아인슈타인은 여전히 살아 있다
아인슈타인의 뇌 159 / 아인슈타인의 가족 160 / 아인슈타인의 과학적 유산 161

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