오랜만에 가지는 탐사의 토론시간이었지만, 어색함이 느껴지지 않는 조원들과 함께 호킹의 '시간의 역사'에 대해서 많은 얘기를 나누었습니다. 

 

 이 책의 처음 부분에서는 고전 물리이론과 그리고 그 이후에 나타나는 아인슈타인의 "상대성 이론"에 대한 설명이 나옵니다. 이책의 서평에서는  이 책은 과학을 모르는 비전문가들을 위한 입문서적이라는 평을 들었다던데, 여기에 나와 있는 이론들이 저에게  쉽게 와닿지 않는 다는 것은, 우리가 살고 있는 세계의 상식과 상대성 이론이 말하는 세계가 너무나 큰 괴리가 있기 때문인 것 같습니다.

 그래도 이 책에서 나오는 물리 이론 공식은 딱 하나 나옵니다. 바로 상대성이론의 법칙인 E=MC^2입니다.

 

이것을 말로 풀자면 에너지는 질량곱하기 빛의 속도제곱이라는 것인데, 이래도 무슨말인지 잘 모르겠습니다. 이 상대성 이론이 왜 그렇게 중요하게 다루어지는 걸까요?

 

17세기 위대한 과학자인 뉴턴은 그 전 사람들이 상정해 놓고 있었던 절대공간(선험적으로 있는 공간)이 존재하지 않는다는 것을 증명해냈습니다. 공간은 상대적이라는 뜻입니다. 그리고 지금 우리가 일상적으로 생각하는 중력이라는 개념은 뉴턴이 만들어 놓은 거나 다름없습니다. 즉 여전히 우리는 고전 물리학의 세계에 살고 있다는 것이죠, 실제로 사과는 위에서 아래로 떨어지는 것을 직접 저희가 보잖아요? ㅎㅎ

 

하지만 아인슈타인이 제창한 상대성이론에서는 절대시간도 존재하지 않다는 것입니다. 즉 각기의 존재들은 서로 다른 시간을 가지고 있다는 것이지요, 여기서 아인슈타인이 중요하게 생각한 것은 빛입니다. 진공상태에서 빛은 어디에서나 관측을 하여도 항상 같은 속도(초속 30만km)이라는 것이 아인슈타인 이전의 과학계에서는 큰 문제였습니다.  그래서 에테르라는 상상의 매질(빛이 30만킬로라고 할 때는 이 빛이 움직이는 기준이 필요합니다. 즉 에테르에 대해서 빛은 30만킬로라고 생각한 거죠)이 있다고 가정을 하지만 아인슈타인의 이 이론은 절대 시간을 포기한다면, 에테르라는 상상의 물질은 필요없다고 말합니다. 앞서 말했듯이  절대 시간이 아닌 각 존재들이 서로 다른 시간들이(우리가 심상적으로 느끼는 것이 아니라 물질적으로!) 존재합니다.

 

아인슈타인은 빠르게 움직을 수록 예를 들어 시간은 천천히 간다고 말하였습니다. 빛의 속도로 가면 시간은 정지한다고 보는데, 그렇다면 빛의 속도 보다 빨리 움직인다면 어떻게 될까요? 시간이 거꾸로 가지 않을까요? ㅎㅎ 하지만 아인슈타인은 이것은 불가능하다고 말합니다. 왜냐하면 빛보다 빠른 물질은 존재하지 않기 때문입니다. 왜냐하면 상대성 이론에서는 에너지는 결국 질량인데, 빛의 속도보다 더 빠르게 하기 위해 운동에너지를 보태더라도 에너지가 질량변환한다는 것입니다. 질량으로 변하면 그것을 움직이는 에너지는 무한히 커지고, 또 다시 에너지를 보내고, 또 질량으로 변하면서, 빛을 제외한 물질은 빛보다 빠를 수 없다는 것이죠, (그런데 최근 과학계에서 빛보다 빠른 물질을 발견하였다는 논문을 제출하였습니다. 이것이 증명된다면, 지금까지 상대성이론위에 쌓여있던 이론들은 전폭적으로 수정을 해야될 것입니다.) 현실에서는 이런 에너지가 질량 또는 질량이 에너지로 변환하는 예는 거의 발견할 수 없기에 우리가 상상하기 어렵지만, 현재 우리의 삶에 중요한 역할을 하고 있는  핵폭팔이 바로 이런 예입니다. 우라늄 1g의 질량이 에너지로 변환하면서 그렇게 큰 에너지를 가질수 있는 거죠!(1g곱하지 빛의 제곱이기 때문에)

 

이것만으로 충분히 신기하지만, 아이슈타인은 중력의 개념에 대해서도 기존과 다른 개념을 보여줍니다. 아인슈타인은 이것을 휘어진 시공간이라고 표현을 합니다. 큰 질량을 가진 물질( 태양 같은 행성들)은 물질을 끌어당기는 힘이 바로 중력인데, 마치 경사가 기울어져 쪼르르 굴러 가듯이 중력작용을 설명합니다.  이것이 제가 이해한 상대성이론입니다.  물론 완벽히 이해한 것은 아니지만, 정말 신기한 세상에 살고 있는 느낌이 들었습니다~

  

채운 샘은 지금 과학은 세계의 모든 원리 중 4%정도만을 알고 있을 뿐이다라고 말하셨습니다. 사실 우리가 상대성이론을 알기 전에도 우리의 세상이 바뀐 것은 없습니다.(사과가 휘면서 떨어지지는 않잔아요 ㅋㅋ) 뉴턴의 방식으로도 충분히 우리가 보이는 것을 설명할 수도 있을 것입니다. 하지만 이 아인슈타인의 상대성이론을 알게되는 순간 이 세계가 낯설어 지면서 다른 방식으로 사유 할 수 있지 않을까 생각했습니다.

 

아인슈타인 박사가 어느 날 한 학생으로부터 “선생님은 이미
그렇게 해박한 지식을 가지고 계신데 어째서 배움을 멈추지 않으십니까?”라는
질문을 받고 답한 내용입니다.

 

이미 알고 있는 지식이 차지하는 부분을 원이라고 한다면
원 밖은 모르는 부분이 됩니다.
원이 커지면 원의 둘레도 점점 늘어나
접촉할 수 있는 미지의 부분이 더 많아지게 됩니다.

지금 저의 원은 여러분들 것보다 커서
제가 접촉한 미지의 부분이 여러분 보다 더 많습니다.
모르는 게 더 많다고 할 수 있지요.

이런데 어찌 게으름을 피울 수 있겠습니까?

 

 

어쩌면 제가 게으른 이유는 원이 워낙 작아서 모르는 게 없다고 여기는 우물안 개구리 같은 존재여서 그럴까요?

 

어째든 다음 주는 <시간의 역사> 마지막 부분을 읽어오시면 됩니다. 그리고

 

채운 샘에게 숙제을 받은 젊은 아해들은 알기 쉽게 사진 위주로 준비하시면 될 듯합니다.

 

발제는 제리샘 조는 김가은, 김민경이고요 태람 누나네는 혜원, 현경입니다. 다음 주에 뵈요~