책소개
과학저널리스트 데이비드 보더니스가 상대성 이론의 해설서나 아인슈타인의 전기를 쓰는 대신 이 방정식의 일생을 따라가는 특별한 이야기를 들려준다.
2000년에 미국에서 출간되어 세계 20여 개국에 번역 출간되고, 한국에 2005년에 출간된 이 책은 지난 10년간 전 세계 교사들이 입을 모아 추천한 책이자...
매리 보르만의 『E=mc²: 세상에서 가장 유명한 방정식의 일생』은 아인슈타인의 특수 상대성 이론에서 비롯된 방정식, E=mc²의 탄생과 그 이론이 인류 역사에 끼친 영향을 심도 깊게 탐구한 책입니다. 이 책은 단순히 과학적 내용에 그치지 않고, 방정식이 어떻게 발전했는지, 그 방정식이 등장한 역사적 배경과 이후의 과학적, 철학적, 사회적 변화를 풍부하게 서술합니다. 또한, E=mc²가 단순히 물리학에서의 계산식으로만 존재하는 것이 아니라, 인류의 사고방식과 문화를 어떻게 변화시켰는지를 구체적으로 설명하며, 이 방정식이 가져온 혁신적 의미와 그 여파를 탐구합니다.
대중들에게 필요한 것은 이러한 다양한 관점에서 실 생활에 필요한 것만 간추려서 정리를 하는 작업인데, 이 방대한 정보를 대중의 입맛에 맞도록 요약하기란 쉽지 않습니다.
데이비드 보더니스의 『E=mc2』은 전 세계에서 가장 유명하지만, 막상 제대로 이해하고 있는 사람은 드문 공식에 대한 책입니다. 앞서 블록체인의 사례처럼 안 그래도 복잡하고 머리 아픈 물리학을 일반 대중들에게 풀어 내는 것은 매우 복잡하고 지나치게 넓은 범위의 과정일 수 있습니다. 그런 점에서 이 책은 도입부를 공식 그 자체에만 초점을 맞춥니다. 마치 양식 코스요리처럼 공식의 탄생에서 시작하여 공식을 이루고 있는 E, ‘=’, m, c, 2 의 다섯 가지의 역사들을 먼저 살핍니다. 이처럼 독자들의 흥미를 이끌며 예열을 마친 뒤 본격적으로 공식이 본격적으로 세상에 적용되는 과정으로 발전해 나갑니다.
<중 략>
우리는 위대한 발명은 천재의 번뜩이는 창의력에서 발견된다고 생각합니다. 하지만 항상 현실은 그렇지 않다는 점이 가장 먼저 느껴지는 점입니다. E=mc2과 같은 최후의 완성품이 탄생하기 전까지 수많은 천재들의 집념과 노력을 통해 수많은 기반이 다져져야 했습니다. 패러데이와 라부아지에에 의해 에너지와 질량의 기본 원리가 발견되었고, 이를 통해서 아인슈타인은 이 모든 요소들이 하나로 이뤄지고 있다는 통합적인 사고를 할 수 있었습니다. 아인슈타인 이후에도 페인, 찬드라세카르 등에 의해서 세상의 비밀들이 하나씩 밝혀지게 됩니다. 마치 전기와 자기가 서로가 서로에 의해 영향을 주고받으며 뻗어가듯, 과학이나 기술의 발전도 이와 유사함을 깨달을 수 있었습니다.
과학의 어려운 개념들을 쉽게 풀어 쓰는 것은 결코 쉬운 일이 아닙니다. 그런 점에서 수식을 최대한 배제하고 일상적인 비유를 통해서 가독성을 높인 이 책은 상당히 완성도가 높습니다. 왜 이 책이 오랜 시간 동안 학생부터 사회인들까지 폭 넓게 스테디 셀러로 자리매김 했는지 알 수 있었습니다.
F=ma라는 식 다음으로 가장 유명한 공식인데 저것은 아인슈타인이 알아낸 식으로 매우 유명하다. 아인슈타인이 이런 대단한 공식, 무려 빛의 속도가 들어가 있는, 또 나로서는 이해가 대단히 힘든 이론을 만들어내기 이전에 이미 많은 물리학자들이 새로운 개념을 제안했다는 사실이 놀라웠다.
에너지라고 하는 개념도 아인슈타인 이전에 그다지 오래 전이라고 하기 힘든 시기에 과학자들이 알아냈고 무엇보다 이 식이 혁명적이라고 지금도 칭송받는 이유는 질량이 에너지가 된다는 그 관점 자체가 신선하고 본질을 뒤집는 것이기 때문이라고 한다. 아인슈타인은 지금에야 물리학계의 천재, 거두, 혁명가로 인정을 받는다.
1. 들어가며
E=mc². 이제 막 20세기가 시작했던 1905년, 당시 26세의 무명 과학자 아인슈타인의 머릿속에 떠오른 이 짤막한 방정식은 이후 전 세계를 뒤흔들게 된다. E=mc²은 수십 년의 시간 동안 여러 과학자의 해석을 거쳐 인류 역사를 송두리째 바꾼 가장 유명한 방정식이 된다.
<E=mc²(세상에서 가장 유명한 방정식의 일생)>은 E=mc²이라는 위대한 방정식을 이해하는 가장 쉬운 책이자 지난 10년간 가장 많이 읽힌 물리학 책이라고 한다. 이 책은 이 공식의 역사적 배경과 탄생 원리에 대해 이해하기 쉽게 설명한다. 또한 원자폭탄, 태양의 에너지, 블랙홀에 이르는 분야에서 어떻게 적용되는지를 다룬다.
이 책에서 유명한 과학자들의 연구와 이론에 대해 언급되고 있지만, 무겁게 서술하지 않고 가볍고 흥미로운 내용으로 과학에 관심을 가지는 계기를 마련해 주고 있다. 질량 측면과 에너지 발생 측면의 두 가지 일반 개념을 구체적인 예시를 들어 자세히 설명하고 있어 자연과학을 전공하지 않은 일반인도 쉽게 이해할 수 있는 책이다.
저자인 과학저널리스트 데이비드 보더니스는 상대성 이론의 해설서나 아인슈타인의 전기를 쓰는 대신 이 방정식의 일생을 따라가는 특별한 이야기를 선보인다. E 에너지, = 등호, m 질량, c 빛의 속도, ² 제곱에 담긴 의미와 유래를 하나하나 추리소설처럼 추적한다.
보더니스는 이 책의 서문에서 E=mc²를 쉽게 설명하기 위해 “상대성 이론을 해설하거나 아인슈타인의 전기를 쓰는 대신 E=mc²의 전기를 쓰기로 했다”고 밝힌다. 그 전기의 첫 부분은 취직을 못한 아들을 채용해달라고 애원하는 한 아버지의 편지로 시작한다. 이 절절한 편지에도 교수는 끝내 답장이 없었고, 아인슈타인은 결국 연구직이 아닌 특허청의 공무원으로 어렵사리 취직을 한다.
이 위대한 방정식의 탄생 배경에는 스물여섯 살 무명 과학자인 아인슈타인이 특허청에서 일하며 일상에 함몰되어 가는 모습이 있다. 그러나 어느 화창한 봄날 찾아온 영감에 사로잡힌 그는 논문 하나를 완성하고, 그 논문 속에 짧은 방정식 하나를 적어 넣는다. “E=mc².” 상대성 이론의 시작이자 방정식의 모습을 한 아이 하나가 세상 밖으로 나온 것이다. 이 책은 에너지가 무엇인지 질량이 무엇인지 그리고 이 둘이 어떻게 연관되어 있는지를 차근차근 설명해준다. 또한 왜 작은 핵폭탄이 나라 하나를 날려버릴 수 있는지 이해하게 해준다.
아인슈타인이 1905년 발표한 E=mc²는 단순한 방정식 그 이상입니다. 이는 질량과 에너지가 서로 변환될 수 있다는 획기적인 개념을 제시했으며, 현대 물리학의 토대를 마련했습니다. 또한, 원자력 발전, 우주 탐사 등 다양한 분야에 엄청난 영향을 미쳐 인류 문명의 발전에 기여했습니다. 이 글에서는 데이비드 보더니스의 저서 "E=mc²"를 통해 E=mc²의 탄생부터 발전 과정, 그리고 현대 사회에까지 미치는 영향을 다각적으로 살펴보고자 합니다.
E=mc²는 아인슈타인의 상대성 이론에서 비롯되었습니다. 그는 뉴턴의 고전 역학에서 제시된 절대 시간과 공간 개념을 부정하고, 관찰자의 운동 상태에 따라 시간과 공간이 변한다고 주장했습니다. 이러한 새로운 사고방식은 에너지와 질량의 관계를 이해하는 데 중요한 역할을 했습니다.
2015년 12월, 북한이 수소폭탄 제조에 성공했을 가능성이 있다고 보도됐다. <E=mc², 세상에서 가장 유명한 방정식의 일생> 을 읽고 나서였기에 공포에 휩싸이기보다는 평소와 다른 느낌으로 다가왔다.
물질에 에너지가 가해지면 질량이 증가하고, 물질의 질량은 에너지로 방출될 수 있다. 질량은 곧 압축된 에너지다. E=mc²에서 E는 에너지, m은 물질의 관성질량, c는 빛의 속도다. 빛의 속도는 1,080,000,000km/h이다. 물질의 질량에 빛의 속도 제곱을 곱한 값이 그 물질의 질량이 변할 수 있는 에너지의 값이다. 결국, 가장 평범한 물질 속에도 막대한 에너지가 숨어있다.
이 책의 서문은 유명한 영화배우인 캐머런 디아즈의 일화에서 시작한다. 그녀는 인터뷰 도중에 E=mc²이 무슨 뜻인지 정말로 궁금하다고 말하고, 인터뷰가 끝난다. 사실상 많은 사람들이 그럴 것이다. 정말 많이 들어본 세상에서 가장 유명한 방정식 중 하나이지만 무슨 뜻인지 제대로 이해하는 사람은 많지 않다. 나 역시 항상 궁금했던 터라 이 책의 제목을 보고 바로 선택해서 읽어보게 되었다. 이 책은 이 유명한 방정식에 대한 설명 보다는 이 방정식이 탄생하기까지의 역사, 그리고 탄생한 이후의 이야기에 대해 마치 전기처럼 서술한 책이다. 흥미진진한 과학자들의 이야기에 빠져들다 보면 정말 시간가는 줄 모르게 읽을 수 있다. 그리고 다 읽어보면 여전히 잘은 모르겠더라도 뭔가 하나는 머리에 남아 있음을 느끼게 될 것이다. 사람들의 이해를 돕기 위해서는 장황한 수식에 대한 설명보다는 이렇게 관련 분야에 대한 역사를 이야기 해줌으로써 이해시키는 방법도 좋은 방법이 아닐까 생각한다.
1905년 아인슈타인은 인류 역사상 가장 위대한 공식, E=mc2로 귀결되는 논문을 완성한다. E=mc2에서 E는 에너지(Energy), m은 어떤 물질의 질량(Mass), c는 빛의 속도(670,000,000mph)를 각각 의미한다. 즉, 이 공식은 어떤 질량이든 그것이 가지는 에너지로 환산할 수가 있음을 의미한다. 놀랍게도, 환산에 필요한 상수(c2=448,900,000,000,000,000)는 매우 큰 수이기 때문에 1파운드의 질량이라도 에너지로 전환할 수만 있다면 100억 킬로와트시까지 에너지를 얻을 수 있다. 우리는 이 놀라운 광경을 역사책에서 확인할 수 있다.
그렇다면 원자폭탄이 폭발하는 원리는 무엇일까? 물리학자들은 아인슈타인이 E=mc2 공식을 발표한 이후 원자핵과 중성자를 발견하는데 성공한다. 그리고 중성자를 입자가 과포화 상태인 우라늄과 같은 원자 속으로 투입하면, 원자핵이 진동하다가 폭발한다는 사실도 발견한다.
밤하늘의 별을 보면서 천체 물리학자의 꿈을 키워나가면서 경북대학교 물리 및 에너지 학부를 다니게 되었다. 물리학과 관련된 교양서적을 찾던 중 추천도서에서 본서를 찾아 읽게 되었다. 현대물리는 막스프랑크가 흑체 복사에서 에너지 양자화의 역할을 발견한 1900년부터 시작되었으며, 흭기적인 아이디어는 곧 이어서 또 다른 획기적인 아이디어들인 아인슈타인의 특수 상대성 이론과 빛의 양자 이론으로 이어졌다.
E=mc2는 과학자들의 각자의 삶과 그리고 우주에 대한 이야기를 개괄적으로 표현한 책이다
모든 이야기는 1905년 특허청 서기였던 아인슈타인이 무엇을 생각했는지에 관한 내용들에서부터 탄생하게 된다.
시대적 배경으로 20세기의 가장 무시무시한 전쟁이 발발했던 시기와 같다. 역사는 종종 미국의 승리가 산업적적으로 우월하기 때문에 당연한 결과라고 판단을 내렸지만, 독일 역시 우리가 흔히 생각하는 것보다 훨씬 더 심각하게 성공을 목전에 두고 있었다. 실제로 미군 사령관 조지 마셜은 1944.6 공격 개시 예정일을 바로 앞둔 순간까지도, 프랑스에 상륙하는 아군들에게 가이거 계수기(방사능 측정기)를 장착시켰다.
E=mc2
이 간단해 보이는 식은 현대과학기술의 진보에 지대한 영향을 끼쳤다.
이 공식은 많은 첨단 의료기구들의 중추적인 개념이 되었고, LCD모니터나 시계와 같은 일상적인 상품에도 사용이 된다.
의미심장한 것은 그 공식이 저 멀리 우주의 영역으로까지 확장되었다는 데 있다. 어떻게 별이 타오르는지, 별은 또 어떻게 행성을 따뜻하게 유지하는지. 어떻게 블랙홀이 생기는지, 또 어떻게 세계의 종말이 올 것인 지까지 설명해주는 것이다.
훌륭한 과학적 발견에 관한 이야기이지만 동시에 수많은 과학자들의 정열과 사랑 그리고 복수에 관한 이야기이기도 하다. 런던의 가난한 가정에서 자라 자신의 삶을 더 나은 곳으로 끌어올려준 스승에게 맹목적으로 충성했던 마이클 패러데이 이야기가 있고, 여자가 감히 재능을 행사한다는 조롱을 받지 않아도 되는 곳을 찾아 우주에 대해 연구하고 자신의 인생을 개척해 나아간 에밀리 뒤 샤틀레의 이야기도 있다.
이 책의 서문에 나오는 여배우와의 인터뷰 내용은 지금까지의 나와 비슷한 느낌이 들었다. 수업 시간 중 선생님들의 언급이나 학교 도서관을 드나들며 책 제목으로 본 아인슈타인의 가장 유명한 방정식인 E = m을 여배우와 마찬가지로 나도 이 방정식의 뜻을 잘 모르고 있었다.
사실 그동안 궁금하긴 했지만 양자역학, 상대성 이론 등 말만 들어도 어렵고 복잡해 보여 겁을 먹게 되었고 스스로 흥미를 끊었다고 할 수 있다. 하지만 이번 수행평가를 통해 나의 진로와 관련된 기술 공학 책을 읽을까 말까를 고민하다가 그동안 내가 정말 궁금했지만 접근하지 못했던 내용의 책을 읽어보기로 마음먹었다. 그중에서도 이 책은 내 머릿속에 가장 먼저 떠오른 책이었다.