들어가며. 004
I 상대성이론의 실마리
1장 뉴턴 vs 아인슈타인 014
“뉴턴이여, 나를 용서하시길!” | 뉴턴의 ‘기적의 해’ 신화
2장 원격작용과 마당이론 032
뉴턴 역학의 힘과 물질 | 질량과 무게
3장 공간이란 무엇일까? 059
뉴턴과 라이프니츠의 공간 논쟁
아인슈타인과 가우스와 비유클리드 기하학
II 기적의 해와 시공간
4장 아인슈타인의 기적의 해 1905년 082
아인슈타인의 학창시절 | 아인슈타인의 박사학위논문
5장 1908년, 절대세계의 가설 105
민코프스키의 「공간과 시간」 | 세계선과 지속성 논쟁
6장 운동질량과 우주선 사고실험.122
질량이 정말 속도에 따라 달라질까? | 드원 ― 베란 ― 벨 우주선 사고실험
III 일반상대성이론의 탄생
7장 베른에서 베를린까지 146
“생애에서 가장 운 좋은 생각” | 아인슈타인과 힐베르트의 표절 논쟁
8장 도대체 일반상대성이론이 무엇일까? 157
일반상대성이론의 기초 | 상대성원리, 동등성원리, 중력장 방정식
일반상대성이론이 탄생하기까지
9장 전쟁의 포성 속에서 우주의 비밀에 접근하다 188
슈바르츠실트의 풀이 | 일반상대성이론과 우주론
IV 가장 아름답고 완벽한 이론
10장 일반상대성이론 입증되다 208
1919년의 개기일식 | 우주론을 바꾼 역사 뒤편의 영웅들
11장 일제강점기 한반도의 스타, ‘아박사’ 또는 ‘아인씨’ 235
빛에도 무게가 있다!! | 동아시아에 온 아인슈타인
“뉴톤에서 아인스타인까지”
V 상대성이론의 해석
12장 상대성이론을 어떻게 해석해야 할까 270
상대성이론의 존재론 | 중력장 방정식의 해석과 상대성이론의 철학적 측면
일반상대성이론과 다양체 실재론
현대 물리학에서 에테르는 자취를 감추었을까?
13장 상대성이론을 넘어서 297
상대성이론은 상대주의적인가? | 베르너 하이젠베르크의 1937년
하이젠베르크와 그레테 헤르만의 대화 | 물리학 밖
뉴턴의 만유인력부터 기적의 해를 거쳐
마침내 일반상대성이론이 탄생하기까지
어떤 이론이든, 그것이 탄생하기 위해서는 그때까지 쌓여온 여러 지식들이 바탕이 되어야 한다. 상대성이론도 예외는 아니다. 이 책은 아인슈타인이 상대성이론을 발표하기까지 물리학계의 흐름과 논의를 차근차근 짚어주는데, 그것을 따라가는 것만으로도 상대성이론이 무엇인지 점차 윤곽을 그릴 수 있다.
저자는 우선 17세기 자연철학에서 가장 중요한 쟁점이 되었던 뉴턴 역학의 힘과 물질 문제, 질량의 개념을 짚고, 라이프니츠와 클라크의 공간에 관한 논쟁을 살펴봄으로서 상대성이론의 실마리를 풀어간다.
이러한 과학적 배경 속에서 ‘기적의 해’라 불리는 1905년 아인슈타인은 특수상대성이론을 발표한다. 그러나 특수상대성이론은 이름 그대로 관성계라는 ‘특수한’ 상황에서만 통용되는 한계가 있는 이론이었다. 10여 년의 연구 끝에 아인슈타인은 결국 모든 좌표계에서 통용될 수 있는 일반상대성이론을 발표한다.
이 과정에서 저자는 특수상대성이론을 일반 이론으로 확장하는 데 큰 역할을 한 민코프스키 시공간, 비유클리드 기하학인 리만 기하학을 아인슈타인이 어떻게 받아들였는지 차례로 소개하며, 중력장 방정식을 완성하는 데 있어 결정적인 역할을 한 힐베르트와의 경쟁 이야기도 살펴본다. 특히 힐베르트의 경우 사실상 아인슈타인보다 한 발짝 먼저 중력장 방정식을 완성한 것으로 생각되는데, 저자는 그런 이유로 ‘힐베르트-아인슈타인 중력장 방정식’이라고 부르는 게 정당할 것이라고 말한다.
과학의 발전에는 늘 숨은 공로자가 있다
이렇게 상대성이론의 전개를 살펴보는 과정에서 가장 두드러지는 이 책의 미덕은 잘 알려지지 않은 이들이 이룬 성과에도 주의를 기울인다는 점이다. 앞에서 언급한 힐베르트 같은 경우는 중력장 방정식이 아니더라도 너무나 유명한 수학자였지만, 상대성이론의 발전과 증명, 전파 과정에서 이름조차 제대로 알려지지 않은 공헌자들이 많다.
우주에 떠 있는 망원경 이름으로 유명한 허블은 19
