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상대성이론

  • Part 3. 물질 속에서 웜홀을 발견하다 유료 “작은 응집물질 안에 우주가 있는 거예요. 작은 우주가.” 응집물질물리 이론가인 김기석 포스텍 물리학과 교수는 양자물질이 물질에 대한 관점을 어떻게 바꿨느냐는 질문에 이렇게 말했다. 양자역학이 등장한 이후 물리학은 입자물리학과 응집물질물리학으로 갈라졌다. 서로 다른 언어를 쓰는 것은 아니지만, 둘 사이에는 간극이 있었다. 우주를 구성하는 입자를 찾고 그들이 상호작용하는 원리를 탐구하는 쪽과, 고체와 액체 등 눈에 보이고 손으로 만질 수 있는 물질 속에서 일어나는 현상을 탐구하는 사람들은 굳이 교류할 이유가 없었다. 하지만 이제 사정이 바뀌었다. 두 분야의 학자들이 양자물질을 중심으로 모여들고 있다. 응집물질물리학자들의 연구가 입자물리학의 난제를 풀고, 입자물리학자들의 연구가 응집물질물리학에 활용된다. 2파트에서 살펴본 것처럼, ...
  • Part 2. 세상은 구부러졌다 유료 수학을 공부하다 보면 가장 짧은 길이의 선을 구하는 문제를 종종 접하게 된다. 이는 최단 거리를 구하는 문제이기도 하다. 중간에 어떠한 장애물도 없을때 집에서 학교까지 갈 수 있는 가장 빠른 길은 어떤 모양일지 구하는 문제가 그 예다. 답은 누구나 쉽게 생각할 수 있듯이 곧은 선이다.최단 거리도 굽은 선 하지만 잘 생각해 보자. 우리는 지구에 살고 있다. 지구는 둥글다. 평평해 보이는 길이라도 굽어 있다는 말이다. 우리는 위 문제의 답을 곧은 선이라고 생각하지만, 사실은 굽어 있는 선이다. 지구는 공 같이 생긴 ‘곡면’으로 이뤄져 있어 교과서에서 배웠던 것과는 다르게 생각해야 한다. 학교에서 배우는 곡선과 관련된 문제는 모두 ‘유클리드 기하학’을 바탕으로 하고 있다. 유클리드 기하학은 그리스의 수학자 유클리드가 만든 수학 분야다. 최초...
  • [News & Issue] 당신의 시간은 존재하나요? 유료 오늘도 해가 뜨고, 진다. 30년 전 태어난 나는, 과거 어린 시절의 추억을 기억하고 현재를 살고 있으며, 머리가 하얗게 셀 미래가 오리라는 걸 의심하지 않는다. 우리의 직관대로라면 시간은, 순탄히 흐르는 강물처럼 보인다. 그런데 현대 물리학자들이 최근 들려준 이야기는 좀 다르다. 그들은 시간이 ‘없다’고 말한다. 도대체 어떻게 된 걸까. 시간은 오랫동안 흐르는 강과 같은 존재였다. 물리학의 지평을 새로 쓴 아이작 뉴턴도 시간과 공간은 절대 변하지 않는 무대와 같다고 생각했다. 더 정확히 말하면, 뉴턴의 우주에서 시간은 부수적인 것에 불과하다. 어떤 입자의 운동을 기술할 때 일단 입자의 질량이 얼마고 공간 좌표계 위에서 정확한 위치는 어디인지 상태를 적절하게 묘사하고 난 뒤, 시간을 ‘켜고’ 시간에 따른 변화를 기술한다. 20세기 초, 아인...
  • 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...