상대성 이론

서문
15번째 개정판의 노트

1부 특수 상대성 이론
1. 기하학 명제의 물리적 의미
2. 좌표계
3. 고전 역학에서의 공간과 시간
4. 갈릴레이 좌표계
5. 제한된 의미의 상대성 원리
6. 고전 역학에서 사용하는 속도의 합에 관한 정리
7. 상대성 원리와 빛의 전파의 법칙 사이에 있는 명백한 불일치성
8. 물리학에서 시간에 대한 개념
9. 동시성의 상대성
10. 거리 개념에 대한 상대성
11. 로렌츠 변환
12. 움직이고 있는 측정자와 시계의 특성
13. 속도 합에 관한 정리, 피조의 실험
14. 상대성 이론의 자기 발견적 가치
15. 상대성 이론의 일반적인 결과들
16. 경험과 특수 상대성 이론
17. 민코프스키의 4차원 공간

2부 일반 상대성 이론
18. 특수 상대성 원리와 일반 상대성 원리
19. 중력장
20. 상대성 이론의 일반적 가정을 위한 논의로서 관성 질량과 중력 질량의 등가성
21. 특수 상대성 이론과 고전 역학의 기초가 불만족스러운 이유
22. 일반 상대성 원리로부터의 몇 가지 추론
23. 회전하는 좌표계에서 측정자와 시계의 행동
24. 유클리드 연속체와 비유클리드 연속체
25. 가우스 좌표계
26. 유클리드 연속체인 특수 상대성 이론의 시공간 연속체
27. 유클리드 연속체가 아닌 일반 상대성 이론의 시공간 연속체
28. 일반 상대성 원리의 정확한 수식화
29. 일반 상대성 원리에 근거한 중력의 문제에 대한 해답

3부 우주에 관한 전체적인 고찰
30. 뉴턴 이론이 갖는 우주론적 문제
31. ‘유한’하지만 ‘경계가 없는’ 우주의 가능성
32. 일반 상대성 이론에서 본 우주의 구조

부록
1. 로렌츠 변환의 유도(11장의 보충)
2. 민코프스키의 4차원 공간(‘세계’)(17장의 보충)
3. 일반 상대성 이론을 증명한 실험
4. 우주의 구조(32장의 보충)
5. 상대성 이론과 공간의 문제


해설
지은이에 대해
옮긴이에 대해

자연의 일반 법칙은 로렌츠 변환식에 대해 공변(共變, covariant)한다.
이것은 상대성 이론이 자연법칙을 제한하는 확실한 수학 조건이다. 그렇기 때문에 상대성 이론은 일반적인 자연법칙을 찾는 데서 가치 있는 자기 발견적 해결 방법이 된다. 일반적인 자연법칙이 이 조건을 만족할 수 없는 것으로 판명난다면 상대성 이론의 두 가지 기본적인 가정 중 적어도 하나가 거짓인 것으로 증명되는 것이다.

어떤 사건을 묘사할 때 기준 좌표계로 기차나 둑을 취할 수 있다는 것은 상대성 원리의 전부가 아니다. 이것은 당연하다. 상대성 원리가 주장하는 바는 다음과 같다. 경험을 통해 얻는 자연의 일반 법칙을 수식화했을 때,
(a) 둑을 기준 좌표계로 취한 경우
(b) 기차를 기준 좌표계로 취한 경우
상관없이 법칙들이 정확히 동일한 형태여야 한다는 것을 주장하고 있다. 이를테면 역학 법칙이나 진공 중에서 빛의 전파에 관한 법칙이 여기에 해당한다.

천문학자들과 물리학자들에게 아주 흥미 있는 질문이 하나 생긴다. 우주가 무한한가 하는 것과 구 우주에서처럼 유한한가 하는 것이다. 경험은 이 질문에 대한 답을 얻는 데 충분하지 않다. 그러나 일반 상대성 이론은 어느 정도 확실하게 이 질문에 대해 대답할 수 있다.