E= MC^2- 배울 땐, 과정과 용어 중요

E=mc^2

아인슈타인, 외로운 천재 그리고

인류 역사상 가장 위대한 공식에 대한 숨겨진 이야기 (2014/07/08)

데이비드 보더니스 지음/ 김민희 옮김 | 생각의 나무 | 초판 21쇄 2003.6.7 초판1쇄 2001.3.23

머리말에 있는 

<프리미어>라는 잡지에서 여배우 카메론 디아즈의 인터뷰 기사를 읽은 적이 있다. 기자는 인터뷰를 끝내면서, 디아즈에게 궁금한 것이 있으면 물어보라고 말했다. 디아즈의 대답은 이랬다. "글쎄요, E=mc^2이 도대체 무슨 뜻이죠?" 그리고는 둘 다 웃음을 터뜨렸다. 디아즈는 "농담이 아닌데 ......"라며 말끝을 흐렸다.

좋은 책은 어려운 주제를 쉽게 설명하는 존재라 생각한다. 아주 재미있다. 종의 기원을 읽다 -p149페이지

잠시 아인슈타인의 예를 들어 보자. 아인슈타인이 상대성이론을 발견했을 때 이를 이해한 사람은 몇 명 되지 않았고, 이해한 사람들조차도 이 사람은 대체 머리가 얼마나 좋기에 이렇게 심오한 이론을 발견해 냈는지 불가사의하게 여겼다. 그러나 다윈의 책을 읽은 헉슬리는 이렇게 간단한 원리도 생각해내지 못했다며 스스로 책망했다. 게다가 이런 반응을 보인 사람은 헉슬리만이 아니었다.

를 읽고 아인슈타인의 상대성 이론도 한번 알아야봐야지 하는 차에 만난 책이다. 난 정말 운좋다.

 

소설 파운데이션에서 제국의 원자력기술 단절을 이야기할 때는 왜 그랬나 했는데, 이책을 읽고 나니 기술의 단절은 예상외로 쉽다는 것을 알았다.

 

읽으면서 ... ...

마이클 패러데이의 전자기 이야기는 재미있다.(험프리 데이비 포함) 패러데이가 죽기 10년 전 다윈의 학설이 등장했다.-p41 어쩔 수 없이 장영실과 연결되는건... ... ... 과학자Scientist와 기술자Engineer의 관점 차이는 있겠으나...

1905년의 아인슈타인은 그렇게 생각하지 않았다. 그는 다른 종류의 에너지가 숨어 있는 또 다른 장소가 있을 것이라고 생각했다.

등호 =

질량 m

광속 c

갈릴레오가 빛의 속도를 측정하고자 했지만 실패한 이유는 런던에서 로스앤젤레스 까지도 0.05초면 가기 때문에 천체를 대상으로 했다면 성공할 수 있지 않았을까! 그렇게 뢰머와 카시니에 얽힌 천체 목성(위성 이오)의 이야기는 재미있게 시작되어 광속에 대해 생각해볼 시간도 갖게 해주었다.

과학철학 영상을 보았는데 거기에선 절대온도가 왜 -273이었는가로 시작되는데, 이런 역사적(흐름) 관점에서 보면 이해될 수 있는 것들이 아주 많겠다 싶다. 경제학 분야에서도 형제인 장하준씨의 [사다리 걷어차기]가 좋은 질문을 했듯이 말이지!

소리속도 마하Mach로 비교해보면 c = 900,000 mach 다. 그렇다 매질에 따라 달라지겠지만, 정한 기준에서 저런 측정수을 얻는다는 것도 알아야 하는게 더 중요하지 않을까? 온도에 따라 소리속도(mach)는 달라진다.

휴대폰의 무선 신호는 빠른 빛의 속도로 이동한다. 따라서 어떤 여자가 수백 킬로미터 멀리 떨어진 곳에서 남자와 통화하고 있다고 해도 당신보다 먼저 그 여자가 남자의 목소리를 듣게 되는 것이다!  -p72

맥스웰의 방정식은 17세기 뉴턴의 업적과 20세기 아인슈타인의 업적 사이에 존재하는 가장 뛰어난 이론적 성취로 알려지게 되었다.-p76

빛의 속도는 우리의 우주에서 근본적인 속도의 한계가 되었다. 그 무엇도 빛보다 더 빠를 수 없다. p78 = 빛의 속도는 속의 상한.

초과 주입된 에너지는 '압축되어' 질량으로 변한다. - 변수가 m이란 것을 이해할 수 있게 됐다.-p81 (실험 물리학에서는 입자가속기를 통해 양성자의 질량 변화를 측정할 수 있게 되었단다.) 이렇게 m이 E가 될 수 있는 것이야! C는 변하지 않는 상수로 생각한다면 말이지... *_*  아 맞았다. 책에 보니 숫자 c는 그 관련성이 구체적으로 어떻게 작동하는지를 보여주는 단순한 환산 인자다-p82라고 설명하고 있다. 와우... 수식은 이해했다. 물론 그것이 어떤 것을 의미하는지는 한참 또 공부해야겠지만!

한숨쉬고 생각해보니 이 부분은 정말 예전에도 알고 있는 것이었다. 다만 질량보존의 법칙에 갇혀서 그 연결된 답을 찾지 못해서 돌아왔을 뿐이다. 입자가속기를 이해할 수 있어 좋네! 원자 보다 더 작은 단위에 대한 실험을 하기 위한 실험기구 정도로 정리해둬야지!

질량과 에너지의 합은 항상 일정하게 유지된다-p84

제곱 ^2

그녀(샤트레)의 발표는 커다란 반향을 불러일으켰다. 그녀의 글은 늘 분명하고 명쾌했다. 이렇게 해서 시레이는 몇 안 되는 진정한 독립 연구소로 인정받게 되었다. 대부분의 영어권 과학자들은 자동적으로 뉴턴의 편을 들었고, 독일어권 과학자들은 거의 라이프니츠의 이론을 맹신하는 경향이 있었다. 프랑스는 항상 중도적 입장에서 결정표를 던지곤 했다. 샤트레의 목소리는 마침내 이 논쟁을 마감하는 해결의 열쇠가 되었다.-98

과학적 사고란 이런 것일까?

하지만 샤트레와 볼테르(아리에)의 이야기는 사랑이었지만, 감염으로 죽는 중세같은 근대 이야기 이기도 했다.

어떻게 보면 한편의 멋진 과학사를 통해 , 과학자들에게 문제 해결의 한 방향을 보여주고 있는 책이 아닐까 생각했다.

좀더 분명하게 원자를 파악할 수 있게 된 것은, 영국 맨체스터 대학에서 연구하던 불 같은 성격의 위대한 과학자 어니스트 러더프더가 1910년경에 이룬 성과에 힘입은 바 크다.-132

1932년 러더퍼드의 조교였던 제임스 채드윅은 핵 속의 또 다른 물질을 발견하면서 매우 중요한 사실을 알게 되었다. 그 물질은 중성자라는 것으로, 크기는 양성자와 비슷하지만 전하가 완전히 중성이기 때문에 붙여진 이름이었다. 채드윅이 중성자를 발견하는 데는 15년 이상이 걸렸다.-135

이탈리아 엔리코 페르미

60세의 오스트리아 여성 리제 마이트너의 사랑이야기는 역시 변심한 '오토 한'의 이야기로 읽힌다. 하지만 그 기저엔 연구가 있었지!

1909년 마이트너는 잘츠부르크의 학회에서 처음으로 아인슈타인을 만났다. 아인슈타인은 그 학회에서 1905년에 발표한 연구의 주요 부분을 요약 발표했다. 수십 년이 지난 후 마이트너는 그 강의에 대해 이렇게 말했다.-151

하이젠베르크와 국토 순례는 그런 의미가 있었군요! 중수소는 수소와 매우 흡사하면서도 질량은 2배였다. 중수는 고속 중성자의 속도를 낮추는 데탁월한 효과가 있었다. 아이러니한 결과가 만들어졌군요! 하이젠베르크는 원자폭탄 제조실험을 실패해서 살았고, 오펜하이머는... ... ...

세실리아 페인은 태양이 철이 아닌 수소로... 어떻게 태양이 타오르는지 밝힌 프레드 호일. C-14의 이용은 고고학계에 대대적인 혁명을 일으켰다.

태양의 질량은 현재 2,000,000,000,000,000,000,000,000,000 톤이지만, 매일 그 질량에서 7,000,000,000,000 톤을 수소 연료로 소모하면서 초메가톤급 폭발을 일으키고 있다. 앞으로 50억 년 후에는 가장 쉽게 이용할 수 있는 태양연료는 사라질 것이다.-257

수브라마냔 찬드라세카르 1983 노벨상. 블랙홀. 아흐 영화 썬싸인(2007 http://sunshine.gamm.kr/sunshine )이 허무맹랑하고 황당한 이야기는 아니었군요! 

에필로그

일반상대성이론에 대해 이야기 하는데 정말 재미나더라!

** 원자폭탄 관련 이야기를 제대로 알 수 있었다. 역시나 피해자 관점의 이야기는 없고 가해자 관점의 이야기라 아쉽긴 했다. 아인슈타인이 생각한 만큼 데이비드 보더니스도 생각했을까? 아니면 아주 조심스런 주제여서 많은 이야기를 했음에도 감정 실지 않는 글로 마무리 했는지 모르겠다. 

하이젠베르크에 대한 언급은 자신의 국가만 사랑한(미쳤다고 말할 수 있는, 혹은 광기의) 과학자를 알게했고, 리제 마이트너처럼 뛰어난 여성과학자도 알게 했으며.... 책은 이야기가 끝나고 나서도 과학자를 언급하고, 주석에 대한 설명도 길게 언급되어 있다.