요즘 우주 이런 쪽에 필이 꽂혀서 관련 책들을 좀 읽고 있는데 얼마 전에는 아마존을 헤매다 "과알못도 읽기만 하면 술술(?) 이해되는 상대성 이론" 뭐 이런 유의 책이 하나 있어서 질러버렸습니다. 적어도 20세기에 태어나서 21세기까지(!) 살고 있는 사람이라면 기본적으로 양자역학까지는 아니더라도 상대성 이론 정도는 이해해야지 않겠나? 라는 게 저의 생각이었죠. 책을 샀을 때 후회할 줄 전혀 몰랐나?라고 물어보신다면 가능성을 충분히 인식하고 있었다고 대답해야만 할 것 같습니다...--;;;

하지만 하도 책이 "나 믿고 한 번 읽어만 봐...너 같은 사람들도 쉽게 이해 할 수 있어...아놔, 지금까지 속고만 살았음?"이러고 나오니까 원서라는 부담에도 불구하고 전자책으로 구매했습니다. 지금까지 약 40%정도 읽었는데 여기까지 읽고 난 제 솔직한 감상은 아래와 같습니다.


아재요, 물건 확실한 거죠?...--;;


[1. 이 책은 업계...아니, 학계 전문가들을 위해 쓰인 책인 것 같다...--;;;]

[2. 만약 1번 전제가 잘못되었다면 나는 멍청이 중에서도 상 멍청이...멍청이계의 아인슈타인이거나 파인만, 튜링, 뉴턴, 아니면 슈뢰딩거다......--;;;]

2번 당첨!!!...--;;;


정말 이해하는 게 쉽지가 않습니다만 그래도 제가 나름 최선을 다해서 지금까지 이해한(것처럼 보이는) 내용은 아래와 같습니다.


그림 1



위의 1번 그림처럼 바닥에는 빛을 내는 광원이 있고 천장에는 거울이 달려 있는 상자가 있다고 가정합시다. 상자의 높이는 L입니다. 특수 상대성 이론의 가장 중요한 전제 가운데 하나는 빛은 어떠한 물리적 프레임에서도 항상 일정한 속도를 갖는 다는 겁니다. 그러니까 제가 이해하기로 빛은 어떠한 경우든 이 우주공간에서는 항상 속도가 일정하다는 겁니다. 우리가 빛이 나오는 쪽으로 빠르게 다가가든 빛에서 멀어지는 쪽으로 빠르게 이동하든 아니면 그 자리에 가만히 있든 빛은 항상 속도가 일정하다는 거지요(19세기 물리학자들 이거 때문에 개고생...--;;;).

이때 상자가 움직이지 않고 가만히 있는 경우 광원에서 빛이 발사되어서 천장에 있는 거울에 반사되어 다시 광원으로 돌아오는 데 까지 걸리는 시간이 있을 겁니다. 편의상 그 시간을 t 라고 합니다.


그림 2



그런데 이제 상자를 옆으로 움직여 봅시다(그림 2). 빛이 광원을 나오는 순간 상자가 v의 속도로 옆으로 움직인다면 빛은 위의 그림처럼 천장에 있는 거울에 반사되었다가 다시 광원까지 돌아오는데 앞선 그럼처럼 직선으로 올라갔다 내려오는 것이 아니라 마치 산을 그린 것처럼 사선으로 올라갔다가 사선으로 내려옵니다. 왜냐하면 빛이 발사되어서 천장에 있는 거울에 반사되어 다시 광원이 있는 곳까지 오는 동안 전체적으로 상자가 이동했기 때문에 광원, 거울이 다 같이 옆으로 이동했기 때문입니다. (사실 이 부분도 아주 깔끔하게 이해가 되는 건 아니지만 그래도 납득을 못할 정도는 아닙니다...--;;;)

그런데 어떠한 경우는 빛의 속도는 항상 일정하니까 이런 경로로 빛이 이동했다면 상식(?)적으로 그림 1의 경우보다 그림 2의 경우가 빛이 이동한 거리가 더 깁니다. 그런데 빛의 속도는 그림 1에서건 그림 2에서건 항상 일정하게 같으므로 그림 2에서 광원에서 빛이 나와서 거울에 반사된 후 다시 광원까지 돌아온 시간은 앞선 그림 1에서 걸린 시간보다 더 길 것입니다(속도는 같은데 거리는 더 멀리 가야 하므로). 이 시간을 t’라고 하면 t’ > t 가 된다는 거지요.

그런데 만약 그림 1과 그림 2의 상자에 각각 사람이 같은 종류의 정교한 시계를 가지고 들어가서 빛이 광원에서 나왔다가 천장에 있는 거울에 반사된 후 다시 광원으로 돌아오는 시간을 쟀다고 합시다. 그러면 밖에서 관찰하는 경우와는 달리 그림 1과 그림 2에 있는 사람이 측정한 시간은 똑 같을 것입니다. 왜냐하면 그림 2의 상자 속에 사람이 들어간 경우 그 사람 역시 상자의 이동에 따라 같이 이동했기 때문에 그 사람은 자신이 이동하고 있다는 것을 알 수 없고 그냥 정지한 상태라고 생각하고 관찰을 하게 될 것이고 그 사람의 입장에서는 그림 1의 상황이나 마찬가지인 상황이 벌어지겠지요. 따라서 그 사람의 시계는 그림 1의 사람이 시계가 측정한 시간과 똑 같은 시간이 측정되어 있을 거라는 거지요.

만약 저 상자가 우주선이라고 하고 상자가 움직이는 속도가 더 빨라지면 빨라질수록 빛이 그리는 경로의 기울기도 더 낮아질 것이고 따라서 빛이 가는 거리는 더 길어지고 빛의 속도는 이 경우에도 항상 일정하니까 상자 밖에서 상대적으로 정지해 있는 사람이 관찰하기에 그림 2의 상황에서 빛이 나와서 한번 거울에 반사되었다가 다시 광원으로 돌아오는 데 걸리는 시간은 더 오래 걸리겠지요. 따라서 같은 현상이 벌어지는 데 그림 1의 경우보다 그림 2의 경우가 시간이 점점 더 오래 걸리고 관찰자가 보기에 그림 2의 상황에서 이는 마치 시간이 느리게 가는 것 같은 효과를 가져 옵니다. 하지만 막상 그림 2의 상자 속에 들어가 있는 사람은 v가 얼마나 빨라지든 상관없이 항상 그림 1의 상황과 같다고 느끼게 될 것이고 시간이 특별히 느리게 간다는 인식을 하지 못할 것입니다.



위의 내용은 책에 있는 내용이 아니라 제가 책을 읽은 내용을 바탕으로 해서 다시 한 번 재구성해본 것입니다. 제가 제대로 이해한 게 맞나요?...--;;; 40년 넘는 인생 내내 아인슈타인을 없는(?) 사람 취급하면서 아무런 불편이 없었는데 앞으로도 계속 그런 태도로 꿋꿋하게 살아야 할 것 같네요...괜히 쓸데없이 책은 사가지고...--;;;




당신이 내게 해준 게 뭔데?...--;;; (그래도 천재인 것은 인정...--;;;)