처음 읽는 상대성 이론

괜찮다고 말하지만 괜찮지 않은 너와 나, 우리가 안고 사는 우울. 그리고 그 감정이 가져온 마음의 병 우울증. 화제의 채널



누구나 이해하기 쉬운 설명과 재미있고 재치 있는 그림과 구성으로

복잡하고 까다로운 물리학의 세계를 설명해주는 완벽한 첫 번째 책!

<처음 읽는 양자물리학>을 잇는 ‘처음 읽는 시리즈’ 두 번째 책으로

이번에는 ‘아인슈타인의 (특수) 상대성 이론’의 흥미로운 세계로 떠나보자!

‘2019 영국 북디자인 & 제작상(BBD&PA)’ 수상



세상을 바꾼 위대한 이론의 모든 것을 탐험할 수 있는 첫 번째 책!

까다롭고 복잡하다고 여겨지는 물리학의 세계를 재미있는 그림과 알기 쉬운 설명으로 들려주어 아이와 부모들의 호기심을 충족시켜주고 궁금증을 해결해주는 ‘처음 읽는 시리즈’ 두 번째 책이다. 현대 과학에서 빼놓을 수 없을 만큼 중요한 분야인 ‘양자물리학’을 소개해서 독자들의 많은 관심과 사랑을 받고 있는 <처음 읽는 양자물리학>의 뒤를 이어, 이번에는 ‘상대성 이론’(그중에서도 ‘일반 상대성 이론’이 아니라 ‘특수 상대성 이론’)을 아이들이 이해하기 쉽게 인포그래픽 형식으로 들려준다.

아인슈타인의 상대성 이론은 현대 물리학의 초석 중 하나이자, 과학의 패러다임을 바꾼 획기적인 사건이었다. <처음 읽는 상대성 이론>은 세상을 바꾼 위대한 아이디어를 아이들이 재미있고 쉽게 탐구할 수 있게 해주는 완벽한 책이다. 과학이 필수이고, 과학과 일상은 떼려야 뗄 수 없는 관계 가 된 요즘 시대에 아이들만이 아니라 부모가 함께 읽고 함께 탐구할 수 있는 책이다.

아인슈타인은 불과 열여섯 살에 광선 위에 올라 여행을 하면 어떤 경험을 하게 될지 궁금해했다. 광선 위에 올라탄 여행이 아주 재미있을 것이라고 상상했으나 확실하게 알 수 없는 게 하나 있었다. 만약 옆에서 다른 광선이 나란히 달리고 있다면 아인슈타인이 볼 때 그 광선은 어떻게 보일까? 이 질문을 명쾌하게 해결해줄 수 있는 사람은 아무도 없었다. 아인슈타인은 결국 10여 년 뒤에 스스로 이 수수께끼를 푸는 데 성공했다. 그 이론이 바로 ‘특수 상대성 이론’이다. 아인슈타인은 어려서부터 남들이 당연하게 여기는 것들에 의문을 품고 깊이 생각하는 버릇이 있었고, 이런 호기심과 사고실험은 훗날 그를 위대한 과학자로 만들었다. 이 책은 아이들에게 과학이 어렵다는 편견을 깨트려줄 뿐만 과학과 물리학에 관한 호기심을 불러일으키는 초석이자, 우리 아이를 미래의 훌륭한 과학자로 이끄는 훌륭한 길라잡이가 될 것이다.



물리학·천문학 전문가와 그래픽 아티스트가 만든 환상의 인포그래픽 북

세다드 카이드-살라 페론은 물리학과 약학을 전공하고 천문학을 연구하는 과학과 물리학 전문가이다. 또한 아이들에게 과학을 가르치며, 과학 도서를 집필하는 저자이기도 하다. 에두아르드 알타리바는 그래픽 아티스트(디자이너)이며 어린이를 위한 게임, 애니메이션, 앱북 등을 제작하는 회사를 운영하고 있다. ‘처음 읽는 시리즈’는 각 분야의 전문가인 이 두 사람이 심혈을 기울여 만드는 과학 전문 인포그래픽 책이다.

이 책의 가장 큰 특징은 물리학에서도 까다롭다고 알려져 있으나 우리가 꼭 알아야 할 중요한 이론의 고갱이만 뽑아서, 아이들이 이해하기 쉽게 설명하고, 이를 재치 있는 그림으로 한 번 더 설명해준다는 점이다. 훌륭한 기획과 구성, 글과 그림, 편집 디자인 등 모든 것이 집약적으로 담긴 노력의 결정체라 할 수 있다. 아이들이 과학을 쉽게 접할 수 있기를 바라는 저자들의 마음이 완벽하게 구현된 책이다. 이런 노력의 결실로 한 해 동안 출간된 도서 중 ‘도서 디자인 및 제작’이 뛰어난 도서에 주는 ‘영국 도서 디자인 & 제작상(BBD&PA)’을 받았다.



신비하고 경이로운 상대성 이론의 세계로 떠나는 여행

상대성 이론은 시간과 공간에 관한 이론이다. 아인슈타인은 1905년에 특수 상대성 이론을 발표하고, 그로부터 10년 뒤에 일반 상대성 이론을 발표했다. 이 책은 그중 특수 상대성 이론을 중심으로 상대성 이론을 설명한다. 특수 상대성 이론의 모든 내용은 일반 상대성 이론에서도 그대로 적용된다. 이 이론은 등속 직선 운동이라는 한 종류의 운동만 다루기 때문에 ‘특수’라는 용어가 쓰였고, 또한 운동은 한 물체를 다른 물체와 비교해 ‘상대적으로만’ 기술할 수 있기에 ‘상대성’이라는 용어가 쓰였다. 즉, 모든 운동은 상대적이라는 말이다. 이처럼 상대성 이론은 용어부터가 어렵지만, 이 책은 이러한 장벽을 모두 없애서 상대성 이론의 세계를 재미있게 여행할 수 있게 해준다.

이 책이 아이들을 위한 책이라고 해서 상대성 이론의 겉만 간략하게 살펴본다고 생각하면 오해이다. 저자들은 먼저, 시간과 공간이 무엇이고 어떻게 측정하는지 설명하는 것으로 시작한다. 이어 속력(속도), 운동을 설명한다. 이어서 상대성 이론에서 아주 중요한 개념인, ‘운동은 항상 어떤 것을 기준으로 삼아 그것에 대한 상대적 움직임’이라고 정의할 때 기준이 되는 ‘기준 좌표계’를 설명한다.

그리고 빛의 속도, 즉 우주에서 그 어떤 것도 빛의 속도보다 빨리 달릴 수 없다는 사실을 알려준다. 달리는 열차, 달팽이, 우주선 위에서 빛을 내쏘더라도 빛의 속도는 똑같다. 이런 사실들은 곧 특수 상대성 이론의 중요한 토대가 된다. 계속해서 이러한 토대를 바탕으로 만들어진 특수 상대성 이론의 중요한 세 가지 사실, 즉 시간 지연, 길이 수축, 질량 증가를 설명한다.

시간은 절대적인 것이 아니라 상대적이다. 우리가 정지해 있을 때보다 움직일 때 시간이 천천히 흐르는데, 이러한 현상을 ‘시간 지연’이라 부른다. 시간 지연을 알아보기 위한 구슬과 광자 발사 실험, 빛 시계를 이용한 실험을 설명한다. 또한 더 빨리 움직일수록 시간은 더 천천히 흐른다는 사실을 ‘빛의 속도로 떠나는 우주 여행’을 통해 들려준다. 이어 속도가 빨라질수록 물체의 길이가 점점 줄어들며, 물체의 속도가 빨라지면 그 질량이 커진다는 놀라운 결과들을 설명한다.

특수 상대성 이론에 관한 재미있는 사실은 아인슈타인이 특수 상대성 이론의 개념을 만들어내는 데에는 10년이라는 시간이 걸렸으나 그것을 나타내는 방정식을 발견하는 데에는 몇 주일밖에 걸리지 않았다는 것이다. 이 책은 이 멋진 방정식들을 소개하며 여행을 마무리한다.

이 책은 특수 상대성 이론을 어린이 친화적이고 아이들이 이해할 수 있는 방식으로 들려준다. 아이들에게는 특수 상대성 이론의 결과가 공상 과학 소설처럼 들리겠지만, 실제 우리의 우주에서 일어나는 사실을 일깨워준다. 우리가 살아가는 우주가 어떻게 작동하고, 시간과 공간이 어떻게 연결되어 있는지 궁금하다면, 이 책이 그 해답을 들려줄 것이다.