'시공간','상대성 이론'. 대부분의 사람들이 이런 말들에 대해 한 번쯤은 들어본 적이 있을 것이다. 나도, 최근 내 진로 목표와 관련된, 양자물리학 분야의 도서를 읽으며 이런 말들에 대해 들어보았고, 자세한 이론도 조금은 알고 있었다. '시간과 공간'이라는 책을 읽으며, 특수 상대성 이론과 일반 상대성 이론을 알게 되었고, 그 이론들을 바탕으로 우주의 시작을 찾으려는 연구의 진행 상황에 대해 알 수 있었다.
먼저, 아인슈타인이 물리학계에서 남긴 업적들에 대해 알 수 있었다. 아인슈타인이 상대성 이론을 발표했다는 사실은 이미 알고 있었는데, 아인슈타인은 또한, 통일장 이론을 완성시키기 위해 노력하였고 완성은 하지 못했다고 한다. 중력, 전자기력, 약한 핵력, 강한 핵력을 통일시키는 이론이 통일장 이론인데, 나는 이 부분을 읽으면서 통일장 이론이 물리학 연구에 있어서 가지는 의의가 무엇인지 궁금하였다. 모든 물리학 이론들에는 그 이론을 만든 이유가 있기 때문이다. 또, 이 책을 읽기 전에는 광속도 불변의 원리를 기본적인 원리로만 알고 있었는데, 이 책을 통해 이 원리가 성립할 수밖에 없는 이유를 알게 되었다. 에너지를 주어 광속에 가까워질수록, 물질의 질량이 늘어나므로, 가속하기가 어려워지기 때문이라는 것이었다. 그리고, 특수 상대성 이론으로부터 얻어진 결론인 '시간의 느려짐'을 적용시키면 230만 광년에 있는 안드로메다 은하까지 약 15년만에 도착할 수 있다고 한다. 또, 평소에는 일반적인 파동의 하나로만 생각했던 중력파를 관측하면 우주에 대한 정보를 매우 많이 얻어낼 수 있다는 사실이 놀라웠다. 그리고, 우주의 시작을 찾으려는 연구의 진행 상황에 대해 알 수 있었고, 이와 관련된 양자론/양자 우주론에 대해서도 알 수 있었다. 뿐만 아니라, 질량-에너지 등가 원리 식(E=mc^2)에 대한 증명도 알 수 있었다.
상대성이론과 관련된 주제를 다룬 다른 책들과는 달리 이 책에서는 상대성 이론에 이어진, 현대물리학의 연구에 대한 정보를 많이 얻을 수 있었다. 특히, 질량-에너지 등가 원리 식(E=mc^2)에 대한 증명, 광속도 불변의 원리가 성립할 수 밖에 없는 이유가 서술되어 있는 책은 내가 읽어봤던 책 중에는 이 책이 거의 처음이었던 것 같다. 또, 양자론, 양자 중력 이론, 양자 우주론 등에 대해 설명이 되어 있어, 그것을 완벽히 이해하지는 못했지만 양자물리학 분야의 지식을 조금은 더 쌓을 수 있었다. 그리고, 통일장 이론의 완성이 물리학 연구에 있어서 가지는 의의에 대해서 한 번 생각해 보아야겠다는 생각도 들었다. 뿐만 아니라, 우주의 시작이 정확히 언제인지에 대한 것도, 여러 이론이 존재할 뿐 아직 밝혀지지 않았다고 한다. 이와 관련해서, 어떤 이론이 우주의 시작을 설명하는데 가장 합리적인 이론일지에 대해서도 한 번 생각해 보아야겠다는 생각이 들었다. 이 이론과 관련해, 아인슈타인은 "우주의 일부인 인류가 어떻게 이 우주를 이해할 수 있을까? 이것이야말로 내가 영원히 이해할 수 없는 일이다."라는 말을 했다고 한다. 이 말을 읽으며, 우주의 시작을 밝혀내는 것은 정말 어려운 일일 것이라는 생각이 들었다.
이 책을 읽으며, 양자 물리학 분야의 지식을 더 쌓을 수 있었다. 또, 내 진로 목표인 양자물리학자가 되기 위한 노력 중 하나로써 이 책에서 제시된 현대물리학의 연구 주제, 예를 들면 우주의 시작 등에 대해서 어떤 결론을 내릴 수 있을지 스스로 생각해보아야겠다는 생각이 들었다. 아인슈타인이 '영원히 이해할 수 없는 일'이라고 한 우주의 시작에 관한 연구, 과연 우리는 그 해답을 얻을 수 있을까?
HOME > 
