상대성의 특수이론과 일반이론

최근 일본 과학자들을 포함한 국제적 과학연구 그룹인 오페라(OPERA) 팀이 “빚보다 빠른 물질을 발견했다”는 주장을 내놓았다가 1년도 안 되어 그 주장을 정식으로 철회하는 해프닝이 있었다. 2011년 9월에 실시한 측정실험에서 ‘소립자의 하나인 중성미자(뉴트리노)가 빛의 속도보다 빨리 이동한다’는 사실을 발견했다고 발표했다가, 2012년 5월에 실시한 재실험에서 ‘실험장치의 오작동을 간파하지 못한 데서 기인한 측정오류가 있었음’을 확인했다며 애초의 주장을 취소한 것이다. 이 해프닝은 아인슈타인의 상대성 이론이 옳음을 다시 한 번 확인해준 것이었다. 상대성의 특수이론은 ‘실제의 물체는 무엇이든 그 속도가 빛의 속도보다 느리다’는 것을 전제로 하여 구축된 이론이기 때문에 오페라 팀의 애초 주장이 옳았다면 유지될 수 없었다. 또한 상대성의 일반이론은 특수이론의 확장이기 때문에 일반이론의 토대도 허물어질 수 있었다. 그러나 결국 오페라 팀이 측정상 실수를 저지른 것으로 확인됐고, 이에 따라 아인슈타인의 상대성 이론은 계속 건재하게 됐다. 이런 해프닝에 관한 소식을 언론을 통해 접한 사람들은 아인슈타인의 상대성 이론에 대해 새삼 관심을 갖게 됐다. 그러나 상당한 수준의 과학지식을 갖춘 일부 사람들을 제외한 대다수 일반인들은 ‘상대성 이론’이라는 말은 들어보았지만 그것이 어떤 것인지를 구체적으로는 알지 못하는 게 사실이다. 이 책은 바로 그런 일반인들을 대상으로 아인슈타인이 직접 상대성 이론의 기본 개념과 의미를 친절하게 설명해주는 책이다. 아인슈타인은 머리말에서 “상대성 이론에 관심을 갖고 있지만 이론물리학의 수학적 장치는 깊이 있게 알지 못하는 독자들”을 위해 이 책을 썼다고 밝혔다. 또한 독자들이 “대학입학자격 시험을 칠 수 있는 정도의 교육수준을 갖추었다”고 전제한 가운데 이 책을 썼다고도 밝혔다. 다시 말해 고등학교 과정을 마친 정도면 이 책을 읽고 이해하는 데 큰 문제가 없다는 것이다. 그러나 고등학교 재학생도 과학에 관심을 갖고만 있다면 그리 어렵지 않게 이 책을 읽을 수 있다. 상대성 이론은 과학뿐만 아니라 철학적 사유에도 큰 영향을 미쳤다는 점에서 인문사회과학 전공자들도 알아두어야 할 이론이다. 인간사회와 자연사물의 구조와 질서에 두루 관심을 가진 사람이라면 아인슈타인이 상대성 이론으로 포착해 보여준 사물간 관계와 우주의 구조에서 적지 않은 영감을 얻게 될 것이다. 고승 성철 스님이 생전에 아인슈타인의 상대성 이론을 깊이 연구한 것도 바로 이런 맥락에서였을 것이다. 상대성 이론을 다룬 책은 수도 없이 많이 출판됐지만, 이 책만큼 얼른 이해하기 쉽게끔 간결하면서도 친절하게 상대성 이론을 설명해주는 책은 달리 없다. 게다가 이 책은 아인슈타인 자신이 말했듯이 “상대성 이론에 대해 가능한 한 정확한 식견을 갖게 해주는 것”을 또 하나의 목적으로 하여 씌어진 것이다. 이 책을 정독하고 나면 상대성 이론에 대한 여러 가지 잘못된 상식이나 오해에서 벗어날 수 있게 된다. 이 책은 1916년에 독일에서 출판된 아인슈타인의 저서 ?ber die spezielle und die allgemeine Relativit?tstheorie를 4년 뒤인 1920년에 영국 셰필드대학 물리학연구소 소속 물리학자 로버트 로슨(Robert W. Lawson)이 영어로 번역해 출판한 Relativity: The Special and General Theory를 우리말로 옮긴 것이다. 로슨의 영역본은 독일어 원서의 오류를 바로잡았고, 지은이인 아인슈타인으로부터 정식으로 인정받았다.