머릿속에 쏙쏙! 상대성이론 노트

시작하며

제1장 상대성이론
01 아인슈타인이 등장하기 전 물리학은 어땠을까?
02 17세기 이후의 상식이 흔들리기 시작했다?
03 양자론은 어떻게 탄생했을까?
04 상대성이론은 어떤 학문일까?

제2장 상대성원리의 기초
01 ‘갈릴레이의 상대성원리’란 무엇일까?
02 등속 직선 운동에서는 어떤 일이 벌어질까?
03 가속도가 작용하면 물체는 어떻게 될까?

제3장 광속 불변의 원리
01 ‘빛’이란 무엇일까?
02 빛의 속도는 항상 같을까?
03 빛을 전하는 물질은 무엇일까?
04 빛의 속도는 어떻게 측정했을까?
05 빛보다 빠른 물질이 존재할까?

제4장 광속에서의 시간 지연
01 시간의 속도는 모두 같을까?
02 광속으로 이동하면 나이를 천천히 먹을까?
03 광속으로 이동할 때 시간은 얼마나 느려질까?
04 시간이 얼마나 느린지를 나타내는 지표가 있을까?
05 시간 지연과 상대성이론의 관계는?
06 쌍둥이 역설이 실제 일어났다고?

제5장 광속에서의 길이 수축
01 빛의 속도로 날면 우주선 길이가 줄어들까?
02 속도가 빨라지면 길이는 왜 줄어들까?
03 빛에 가까운 속도에서는 물체 사이의 거리도 줄어들까?
04 광속에서 속도를 더하면 어떻게 될까?

제6장 에너지와 질량은 같다
01 질량과 중량은 어떻게 다를까?
02 광속에 가까워지면 질량이 커질까?
03 에너지와 질량은 어떤 관계가 있을까?
04 질량과 에너지는 같을까?
05 아인슈타인의 방정식 ‘E = mc2’은 어떤 내용일까?
06 입자가 쌍으로 생기거나 사라진다고?

제7장 중력과 시공간의 휨
01 ‘질량’과 ‘중력’은 어떻게 다를까?
02 평행선은 서로 만날 수 있을까?
03 중력이 공간을 휘게 할 수 있을까?
04 중력은 빛을 휘어지게 할까?
05 중력 작용이 사진에 찍혔다고?
06 ‘아인슈타인의 마지막 과제’란 무엇일까?

제8장 입자성과 파동성
01 빛은 파동? 전자는 입자?
02 물질에는 ‘파동’의 성질이 있을까?
03 ‘양자화’란 무엇일까?
04 빛도 양자화할 수 있을까?
05 아인슈타인이 끝까지 인정하지 않은 이론?

제9장 우주를 구성하는 물질
01 우주의 기원은?
02 항성은 어떻게 탄생했을까?
03 원자는 어떻게 태어나 성장할까?
04 별에도 수명이 있을까?

제10장 블랙홀
01 별은 어떻게 생을 마감할까?
02 일본에서 별 폭발을 관측했다고?
03 블랙홀이란 무엇일까?
04 블랙홀이 ‘증발’한다고?
05 블랙홀의 일생은 어떨까?
06 드디어 블랙홀을 발견했다고?

제11장 우주의 미래
01 우주는 팽창하고 있을까?
02 우주에 관측 불가능한 존재가 있다고?
03 앞으로 우주는 어떻게 될까?
04 고대인은 우주를 어떻게 생각했을까?

마치며
참고문헌
사진 출처

상대성이론은 이름 그대로 ‘모든 것은 상대적이다’라는 입장에서 발전한 이론이다. (중략) 우리는 보통 ‘누가 보든 누가 재든 1m는 1m’라고 생각한다. 그러나 상대성이론에서는 ‘보는 사람에 따라 1m의 길이는 변한다’ ‘보는 사람에 따라 1초의 길이는 변한다’고 주장한다.
_ 상대성이론은 어떤 학문일까?

함께 30세가 되는 동급생 두 명이 있다. 이 중 한 명은 우주비행사가 되어서 광속으로 날아가는 우주선을 타고 30년 동안 비행을 했다. 30년 후 임무를 마치고 지구에 돌아와 보니 비행사는 48세밖에 되지 않았고, 지구에 남아 있던 동급생은 60세가 되었다는, 옛날 전래동화 속에나 나올 법한 이야기가 있다. 그런데 이 이야기는 상대성이론에 비추어 보면 합리적인 귀결이다. 왜 그럴까?
_ 광속으로 이동하면 나이를 천천히 먹을까?