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시간과 공간
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시간과 공간

  • 일본 뉴턴프레스
  • |
  • 아이뉴턴
  • |
  • 2010-01-11 출간
  • |
  • 144페이지
  • |
  • 210 X 275 X 20 mm
  • |
  • ISBN 9788955378122
★★★★★ 평점(10/10) | 리뷰(1)
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출판사서평

상대성 이론으로 보는 시간, 공간, 우주의 원리

20세기 초반에 이르기까지, 사람들은 시간과 공간은 절대 변하지 않는 것으로 생각해 왔다. 이를테면 1초라는 시간은 누구에게나 같은 1초이고, 1m라는 길이는 어떤 물체에서든 똑같이 1m라는 식이다.
그러나 이러한 인식에 놀라운 변화가 일어난다. 그 주인공은 바로 아인슈타인이었다. 그는 상대성 이론을 통해서, ‘시간의 흐름은 관측하는 사람의 입장에 따라 달라진다.’는 놀라운 주장을 했다. 즉 고속으로 운동하는 물체에서는 시간이 느려지고, 물체의 길이가 짧아진다. 또 상대성 이론은 ‘공간이 휘어진다.’는 주장을 내놓았다. 중력이 강한 곳에서는 빛이 휘어지는데, 이는 중력에 의해 공간이 휘어져 있기 때문이라는 것이다.
이렇듯 물리학의 기본을 뒤흔들어 놓은 상대성 이론을 시작점으로 해서, 20세기에는 시간과 공간, 그리고 우주에 대한 여러 가지 연구 결과가 나오기 시작한다. 중력파, 시간 여행, 블랙홀, 빅뱅, 양자론, 통일장 이론, 암흑 물질, 암흑 에너지, 우주 인플레이션 등이 바로 그것이다.
뉴턴과 비견될 만한 최고의 물리학자라는 아인슈타인은 이런 문제를 어떻게 생각했을까? 또 아인슈타인 이후의 물리학자들은 상대성 이론에서부터 시작된 다양한 문제들을 어떻게 발전시켰을까? 이 책에서는 이와 같은 내용을 중심으로 시간, 공간, 우주에 대한 물리학의 다양한 과제와 연구 결과를 쉽게 제시한다. Newton의 친절하고도 자세한 설명, 내용의 핵심을 보여 주는 정밀한 일러스트레이션은 시간, 공간, 우주의 원리에 대한 이해를 더 한층 높여 줄 것이다.

● 상대성 이론에서 통일장 이론까지, 그 연구의 역사
아인슈타인은 상대성 이론을 발표하고 나서, 자연계에 존재하는 네 가지 힘 ― 중력, 전자기력, 약한 핵력, 강한 핵력을 단 하나의 이론으로 설명하는 ‘통일장 이론’을 완성하는 데 모든 힘을 기울였다. 당시의 아인슈타인은 무엇을 생각했는지, 그리고 아인슈타인 이후에 통일장 관련 이론은 어떻게 발전했는지를 쉽게 해설한다.

● 뉴턴 역학을 부정한 상대성 이론의 핵심
상대성 이론이 나오기까지 뉴턴 역학은 절대적인 위치를 차지하고 있었다. ‘물리학의 거인’ 뉴턴의 막강한 권위가 배경에 있었던 것도 하나의 이유이다. 그러나 ‘광속에 가까운 속도로 운동하는 물체에서는 시간이 느리게 흐르고, 길이가 짧아지며, 중력이 강한 곳에서는 빛이 휘어진다.’는 상대성 이론이 나오자, 물리학의 기본은 바탕에서부터 뒤바뀌게 된다. 상대성 이론의 핵심만을 정리해 이해하기 쉽도록 제시한다.

● 시공간의 휘어짐과 블랙홀, 중력파, 타임머신 등의 관계
상대성 이론의 내용을 두고, 흔히 궁금해 하는 것 중의 하나가 ‘시간 여행’이다. 과연 타임머신을 타고 과거나 미래로 여행을 할 수 있을까? 또 공간이 휘어졌다는 것은 무슨 뜻인가? 이와 함께 블랙홀, 중력파 등 상대성 이론과 밀접한 관계를 가지고 있는 내용들을, 핵심을 보여 주는 그림과 함께 전문가의 해설로 알아본다.

● 양자론, 통일장 이론과 우주의 미래
양자론은 20세기 물리학에서 상대성 이론과 쌍벽을 이루는 이론일 것이다. 상대성 이론이 광속에 가까운 속도나 무한한 중력 등 ‘거시’의 세계를 다룬다면 양자론은 눈에 보이지 않는 ‘미시’의 세계를 다룬다. 그런데 우주가 어떻게 탄생했으며 어떻게 진화하고 있는지, 그리고 물질이 어떤 메커니즘으로 움직이는지를 파악하려면 상대성 이론과 함께 양자론이 필요하다. 아울러 암흑 에너지, 인플레이션 등 우주의 탄생과 구성에 관한 현대 물리학 이론을 함께 소개한다.

● 매월 발간되는 ‘뉴턴 하이라이트’ 시리즈
‘뉴턴 하이라이트’ 시리즈는 과학 잡지 Newton의 기사 중에서도 독자들로부터 호평 받은 기사만을 골라 재구성한 과학 단행본이다. 정밀한 고급 일러스트레이션과 상세한 전문가의 해설로 구성되어 있는데, <상대성 이론> <신비한 수학의 세계> <차원이란 무엇인가?> <인체-21세기 해부학> <주기율표> <뇌와 마음의 구조> 등의 자매편들도 절찬리에 판매되고 있다.

목차

제1장 시간·공간·우주와 아인슈타인
아인슈타인은 이렇게 생각했다

제2장 시간의 개념을 바꾼 특수 상대성 이론
상대성 이론이란? / 절대 시간 / 빛과 전자기파 / 에테르 / 특수 상대성 이론의 완성 / 광속도 불변의 원리 (1), (2) / 동시의 상대성 / 시간이 느려진다 / 시간이 느려지는 예 / 길이가 줄어든다 / E=mc@2 / 초고속 우주여행 / 천체의 색깔 변화 / 쌍둥이의 패러독스

우주여행과 특수 상대성 이론 / 상대성 이론으로 우주 비행을 해 보자

제3장 중력을 설명한 일반 상대성 이론
등가 원리 / 빛의 휘어짐 / 중력 렌즈 효과 / 중력 렌즈 천체 / 블랙홀 / 블랙홀이 생기는 방법 / 블랙홀의 유력 후보 / 중력파 / 타임머신 (1), (2)

우주를 규명하는 일반 상대성 이론 / 중력파로 미지의 우주를 탐색한다

제4장 아인슈타인을 넘어서는 현대 물리학
우주의 끝 / 우주의 밀도 / 암흑 물질 / 암흑 에너지 / 우주의 미래 / 빅뱅 / 인플레이션 / 우주의 시작 / 양자 중력 이론

아인슈타인과 양자론 / 통일장 이론의 길 / 우주의 시작에 대한 도전 / 상대성 이론을 뒤흔드는 '슈퍼 우주선'의 수수께끼

저자소개

집필·협력 가자마 요이치 風間洋一
일본 도쿄 대학 대학원 종합문화연구과 교수, Ph. D.

집필·협력 나가노 모토히코 永野元彦
일본 도쿄 대학 명예 교수, 이학 박사

집필·협력 마에다 게이이치 前田惠一
일본 와세다 대학 이공학술원 교수, 이학 박사

집필·협력 사토 후미타카 佐藤文隆
일본 고난(甲南) 대학 특별 객원 교수, 교토 대학 명예 교수, 이학 박사

집필·협력 와다 스미오 和田純夫
일본 도쿄 대학 대학원 종합문화연구과 전임강사, 이학 박사

집필·협력 하야시 겐지 林 憲二
일본 기타사토(北里) 대학 교양부 교수, 이학 박사

집필·협력 후지모토 마사카츠 藤本眞克
일본 국립천문대 교수, 이학 박사

집필·협력 후쿠시마 마사키 福島正己
일본 도쿄 대학 우주선(宇宙線) 연구소 교수, 이학 박사

집필·협력 히라바야시 히사시 平林 久
일본 우주항공연구개발기구 우주과학연구본부 교수, 이학 박사

도서소개

『시간과 공간』. 20세기 초반에 이르기까지, 사람들은 시간과 공간은 절대 변하지 않는 것으로 생각해 왔다. 이를테면 1초라는 시간은 누구에게나 같은 1초이고, 1m라는 길이는 어떤 물체에서든 똑같이 1m라는 식이다.
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