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상대성이론

  • 알기쉽게 풀이한 천재의 선물상대성이론의 모든것 고전 뉴턴니즘은 물론 세계론 우주론까지 뒤흔들어 놓은 금세기 최대의 발견, 상대성이론, 아인슈타인의 놀라운 영감에서부터 출발하는 특수상대성이론 일반상대성이론을 순서대로 차근차근 소개한다. 그림과 설명을 통해 이해하고 자신의 사색으로 점검하면 상대성이론의 기본개념은 쉽게 파악할 수 있을 것이다. 19세기 말까지 뉴턴의 고전역학은 우리가 사는 보통 세계의 현상을 설명하는데 거의 완전무결하였다. 그러나 연구대상의 범위를 좀더 빠르게. 좀더 작게 확장시킬 때는 잘 맞지 않게 되었다. 그래서 뉴턴의 고전역학은 수정되어야 했는데, 광속의 세계는 상대성이론이, 미소(微小)의 세계는 양자역학이 떠맡게 되었다. 1905년 아이슈타인은 대상 물체들이 빛의 속도(초속 30만km)에 가까운 빠르기로 움직일 때 뉴턴의 고전역학이 맞지 않음을 발견했다. 그래서 뉴턴의 역학...
  • PART 2 「제5의 힘」 존재하는가 만유인력과 상대성이론 수정 위기 중력과 반대방향으로 작용하는 새로운 힘의 존재여부를 둘러싸고 실험과 논쟁이 뜨겁다. 같은 질량의 쇠공과 깃털을 진공속에서 떨어뜨리면 어느쪽이 먼저 바닥에 닿을까. 물리학의 기초가 있는 사람이라면 '동시에'라는 답을 하게 마련. 만유인력은 물체가 어떤 물질로 되어있건간에 질량에만 관계하기 때문이다. 그런데 최근 깃털이 쇠공보다 먼저 떨어지게 하는 새로운 힘이 존재한다는 주장이 나와 전세계 물리학계가 뜨거운 논쟁을 벌이고 있다. 이 '제5의 힘'의 존재가 확인된다면 '프린키피아'가 출판된지 3백년동안 물리학의 상식으로 믿어져온 뉴턴의 중력의 법칙(만유인력의 법칙)은 물론, 이를 확장해 이론적으로 정리한 아인슈타인의 일반상대성이론도 수정해야 할 형편이다. 3백년만에 도전받는 만유인력법칙 논쟁의 발단은 1986년 1월 미국 '퍼듀...
  • 일반상대성이론의 중흥 1905년 특수상대성에 이어 1915년 세상에 태어난 일반상대성은 자체 이론의 탁월성에도 불구, 빛을 보지 못했다. 이를 만들어낸 아인슈타인 조차 우주항이라는 엉뚱한 상수를 집어넣어 그 의미를 퇴색시켰다. 그러나 현대에 와서는 팽창우주론과 대폭발이론 등 각종 우주론에 적용돼 각광 받고 있는데… 1960년부터 1980년 사이에 일반상대성은 다시 태어났다. 상대성이론은 발표된 후 여러분야의 과학에 영향을 주었음에도 불구하고 1950년대 말까지는 물리학의 본류에서 벗어난, 별 쓸모없는 단지 형식만 갖춘 과목에 불과했다. 그 이유는 관측해 접촉할 대상이 거의 없고, 실제로 시험해 볼 수 있는 것이 몇 안되었으며 애매하고 대답할 수 없는 질문이 꽉 차 있는 분야로 보였기 때문이다. 1970년에 와서야 비로소 일반상대성 이론은 가장 활발하고 재미있는 물리학의 한 분야가...
  • 멋모르고 상대성이론 동경, 미분 기하학 공부 광복 직후 서울 청량리에 있던 경성대학(현 서울대) 도서관 서고에서의 일이다. 지금은 북녘의 대학에서 일하고 있다는 소식을 듣고 있는, 옛 중학교 선배 유충호씨가 불쑥 말을 건네온 적이 있다. "뭣을 전공하겠소?" "글쎄요, 상대성 이론을 공부하고 싶지만…." "그러면 미분기하학을 먼저 공부하시오. 순서가 있지 않소." 50년 전의 일이다. 나는 그 뒤 미분기하학의 방법에 눈을 뜨고 지금까지 긴 외길을 걸어왔다. 다만 이 외길은 어릴 때 멋모르고 동경했던 상대론에서는 벗어나 다양체이론으로 바뀐 것뿐이다. 보다 구체적으로는 리이만기하학에서 파생되는 수많은 종류의 다양체론이다. 가지가지 가능한 공간의 상을 다양체의 구조와 이에 대응하는 표현과 형식으로 맛보는 즐거움이란 이루 말할 수 없다. 이런 말들은 모두 매우 추상적인...