머리말
1부 시간의 놀라움
1 얽혀 있는 수수께끼
2 동심으로 돌아간 아인슈타인
3 동에 번쩍 서에 번쩍 하는 ‘지금’
4 모순과 역설
5 광속이라는 속도 제한과 허점
6 허수 시간
7 무한, 그 너머
2부 부러진 화살
8 혼란의 화살
9 엔트로피의 신비를 벗기다
10 혼란스러운 엔트로피
11 시간을 설명하다
12 있을 법하지 않은 우리 우주
13 밀려오는 우주
14 시간의 종말
15 엔트로피 버리기
16 대안적 화살들
3부 유령과도 같은 물리학
17 죽어 있으면서도 살아 있는 고양이
18 양자 유령을 간지럽히다
19 위협 받는 아인슈타인
20 시간 역행 이동이 관측되다
4부 물리학과 실재
21 물리학을 넘어서
22 나는 생각한다, 따라서 존재한다
23 자유의지
5부 지금
24 4차원 빅뱅
25 지금의 의미
부록1 상대성이론의 수학
부록2 시간과 에너지
부록3 √2가 무리수라는 것의 증명
부록4 창조
부록5 불확정성의 수학
부록6 물리학과 신
주
감사의 말
옮긴이의 말
찾아보기
아인슈타인, 물리학에 실험 가능한 시간을 선물하다
아인슈타인은 이제까지 당연시되었던 시간을 생각하는 방식에 근본적인 의문을 던짐으로써 물리학에 시간을 선물했다. 아인슈타인의 상대성이론은 우리가 어떤 좌표계를 기준으로 삼느냐에 따라 시간이 달라진다는 것, 중력과 속도에 의해 시간이 늘어나고 길이가 줄어들고 사건의 순서가 역전되기도 한다는 것을 처음으로 알려주었다.
상대성이론은 단순히 추상적인 이론이 아니라 저자와 같은 실험물리학자에게는 일상적으로 접하는 실재하는 현상이다. 저자는 ‘파이온’이나 ‘뮤온’ 같은 방사성 입자들을 광속의 0.9999988배로 가속해 양성자와 충돌시키면 정지 상태의 입자보다 반감기가 637배나 길어지는 것을 측정했는데, 이는 상대성이론이 예측한 값과 정확히 일치했다(파이온의 반감기는 26나노초로 사람에게는 극히 짧은 시간이지만, 아이폰에게는 36번의 기초연산을 할 수 있는 시간이다. 빠르게 움직이는 물체에서 시간이 더 느리게 흐른다는 것은 우리가 흔하게 이용하는 GPS에서도 확인된다. 초속 3.86킬로미터로 궤도를 도는 GPS 위성은 ‘시간 지연’ 효과로 하루에 7,200나노초씩 느려진다. 상대성이론의 계산을 통해 보정해주지 않으면 하루 2.25킬로미터씩 잘못된 위치정보를 주게 된다.
상대성이론은 두 사건이 하나의 좌표계에서는 동시에 일어나는 듯 보여도, 다른 좌표계에서는 동시가 아닐 수 있다는 등의 ‘역설’로 많은 사람들을 어리둥절하게 만들었다. 그러한 역설 가운데 하나인 ‘타키온 살인’을 간단히 살펴보자.
메리가 빛보다 빠른 가상의 입자 ‘타키온’을 총으로 쏘아 존을 살해한다. 메리는 지구 좌표계가 아닌 광속이 절반인 좌표계에서 재판을 받겠다고 신청한다(빛보다 느린 좌표계는 상대성이론에 모순되지 않는다. 지구 좌표계에서 두 사건의 시간 간격은 양의 값을 갖지만, 광속이 절반인 좌표계에서는 음의 값을 갖는다. 음의 값이란 곧 두 사건의 순서가 역전됨을 의미한다. 즉 지구 좌표계에서는 메리가 총을 쏜 다음 존의 죽음이 일어
