E = mc²를 탄생시킨 발상은 무엇이었을까?내셔널지오그래픽 채널의 아인슈타인의 전기 드라마 '지니어스'의 한 장면. 아인슈타인의 천재성을 간파한 막스 라우에가 특허청을 찾아와 '요즘 뭘 연구하느냐?'고 묻자 아인슈타인이 'E=mc² 논문 초고'를 건네면서 "빛이 질량을 실어나른다"고 말한다.아인슈타인은 특수상대성이론 논문, ‘움직이는 물체의 전기역학에 관하여’를 발표한 지 3개월 후인 1905년 11월 불과 3페이지짜리 논문을 물리학 저널 ‘물리학 연보(Annalen der Physik)

로렌츠(왼쪽)와 푸앵카레. 이들은 아인슈타인보다 먼저 특수상대성이론의 수학적 핵심에 다가갔으나 물리적 의미를 파악하는 데는 실패했다.특수상대성이론의 핵심은 시간과 공간이 절대적인 물리량이 아니라 관측자에 따라 상대적이라는 사실을 확인한 부분이다. 아인슈타인은 외견상 서로 양립 불가능한 것처럼 보이는 상대성 원리와 광속불변의 원리를 융합하는 과정에서 시간과 공간 개념에 대한 새로운 분석을 통해 이를 통찰했다.그 결과 상대성 원리와 광속불변의 원리가 ‘양립하지 않는 것처럼 보이는 것’은 정당화될 수 없는 고전역학의 두 가지 가정에서 비

슈뢰딩거 방정식의 해인 파동함수가 기술하는 것은 무엇일까?슈뢰딩거는 드 브로이의 물질파 가설을 전제로 파동방정식을 만들었다. 드 브로이 가설에 따르면 전자는 파장의 정수배에 해당하는 궤도에 ‘퍼진 상태’로 존재하는 파동이다.그렇다면 이런 전자의 운동 상태가 파동함수로 기술된다면 전자는 파동처럼 펼쳐져 있다는 것일까?하지만 전자는 분명한 입자이며, 구름처럼 펼쳐져 있는 걸 본 적이 없다. 그렇다면 전자의 운동을 기술한 파동함수는 도대체 뭘 말하는 걸까?다시 말하면 전자의 파동함수가 전자 자체를 의미하는지, 아니면 전자에 관한 정보를

상충하는 두 원리를 어떻게 공준으로 삼을 생각을 했을까?!아인슈타인은 새로운 시간·공간 개념에 대한 통찰을 얻은 이후 6주 만에 신들린 듯 논문을 작성해 발표했습니다. 이 논문이 「움직이는 물체의 전기역학에 관하여」입니다. 바로 물리학사의 기념비적 이론인 특수상대성이론인 것입니다.이 논문은 놀랍게도 단 두 가지의 단순한 공준(postulate)으로부터 모든 결론을 이끌어냈습니다. 그것은 상대성의 원리(The principle of relativity)와 광속불변의 원리(The Constancy of speed of light)입니다

Even if you don't like math, you'll have a rough idea of what Pythagorean theorem is about. The Pythagorean theorem proves that the square of the length of the sides in a right triangle is equal to the square of the other two sides.a² + b² = c²At first glance, this is a very simple arrangeme

At the time when Pythagoras lived, the Greeks believed that the earth was round and flat. It looked like a discus. And they believed that their country was in the center, and that the center was the Delphi Holy Land, which was famous for its god's residence, Mount Olympus or Trust.They thought t

The Pythagoreans considered numbers to be geometric, physical, and arithmetic entities made from dots or particles. In other words, they thought that number was the reality that made up the universe. The points of these units were placed at the vertices of various geometric shapes, and they were cal

Pythagoras, who settled in Croton to escape tyranny, formed the Pythagorean Society under the auspices of Milon, the wise man of Samos. It is said that the group, later commonly referred to as the Pythagorean school, was mysterious and religious.It was never easy to be a pupil of Pythagoras. To ente

"The universe is written in the language of mathematics, and its spelling is triangles, circles, and other geometric shapes. Without it, humans cannot understand a single letter."What the hell is this supposed to mean? Is the universe really written in mathematical language? Then how can I know that

The first philosopher and scientist was Thales (640-546 BC). Born in the Aegean Sea of Milletos, he discovered how to measure the height of the pyramid while traveling through Egypt and predicted solar eclipse. He also had knowledge of astronomy and weather, such as constellations needed for sailing

Imagine a primitive man. They may have noticed that the sun and the moon rise and fall, and that the day dawns and darkens again during their hunting lives. He would have had to go hunting in the morning and return to a cave or hut when the sun set. Then you would have learned that the length of the

The re-reading of the 'The Universe-View Odyssey' in english.Prologue : Traveling through the Universe-View Odyssey on a ship called PhysicsHomer's Odyssey is an epic poem about Odysseus' return from Troy to his hometown of Ithaca after the Trojan War. Odysseus' return was a long

(시빅뉴스=박상현 기자)‘인류는 자연과 우주를 어떻게 생각해왔을까?’고대부터 현대까지 2500년에 걸친 물리학의 역사를 통해 이 의문의 답을 찾아가는 과정을 그린 책으로 주목받은 ‘우주관 오디세이’가 7년 만에 개정판으로 다시 나왔다. 저자는 조송현 과학 저널리스트 겸 동아대 국제전문대학원 겸임교수(인타임, 2만 9000원, 760쪽).책 제목인 ‘우주관 오디세이’는 인간의 우주관 여행, 즉 인간의 우주관이 어떻게 변해왔는가를 살펴본다는 의미다. 과학과 물리학의 발전뿐만 아니라 그로 인한 우리 인류의 자연과 우주에 대한 사고가 어떻

우주관 오디세이 - 빅뱅 우주론빅뱅 우주론은 20세기 과학사의 중요하고 위대한 성취로 평가받습니다. 이것은 신화에 의하지 않은, 처음으로 물리적이며 과학적으로 우주의 생성과 진화과정을 밝힌 우주론입니다.빅뱅(big bang) 우주 모형을 처음 제기한 사람은 벨기에의 신부이자 천문학자였던 조르주 르메트르(Georges Lemaitre)입니다. 르메트르는 프리드만의 팽창우주론을 발전시켰습니다.빅뱅 우주 모형의 아이디어는 팽창우주론에서 자연스럽게 추론됩니다. 시간을 역으로 돌리면 우주의 모든 별들은 ‘아주 작은 우주’로 뭉칠 것이라고 생

우주관 오디세이 - 프리드만의 팽창우주 예언아인슈타인이 우주모형을 제창한 지 5년 후인 1922년 러시아의 수학자이자 물리학자인 알렉산더 프리드만은 원래의(우주상수가 삽입되지 않은) 중력장 방정식을 풀어 ‘우주는 팽창하거나 수축한다’는 놀라운 결론을 발표했습니다.프리드만은 우주가 어느 방향으로든 균일하고 동등하다는 가정에서 출발해 아인슈타인 방정식을 풀었습니다. 얻어진 해는 우주 내부 물질의 밀도에 따라 우주의 형태가 세 가지로 결정된다는 놀라운 결과가 나왔습니다. 즉 우주의 밀도가 m³당 수소원자 5개 정도에 해당하는 임계밀도보다

우주관 오디세이 - 아인슈타인의 최대 실수우주론은 우주의 탄생과 진화과정, 그 운명을 설명하는 학문입니다. 아인슈타인의 일반상대성이론은 현대 우주론의 원천입니다. 우주가 한 점에서 폭발해 팽창한다는 생각은 일반상대성이론이 나오기 전에는 그야말로 상상에 그칠 수밖에 없었습니다. 일반상대성이론은 이 같은 생각을 이론적으로 뒷받침해줍니다.이제 아인슈타인이 일반상대성이론을 완성한 뒤 자신이 그린 '아인슈타인 우주론'을 살펴보겠습니다. 실제 우주는 아인슈타인의 상상 이상이었음이 에드윈 허블에 의해 곧 드러나게 되고, 이는 곧

우주관 오디세이-상대성이론이 펼치는 우주론상대성이론은 인류의 우주관을 혁명적으로 바꿔놓았습니다. 인류는 아인슈타인의 일반상대성이론이 나옴으로써 우주를 과학적으로 본격 탐구할 수 있게 되었습니다. 일반상대성이론은 현대 우주론의 원천입니다. 일반상대성이론에 힘입어 우주의 베일을 조금씩 벗길 수 있게 된 것입니다. 하지만 인류는 그 우주의 모습에 당혹감과 놀라움을 감추지 못하고 있습니다.블랙홀은 무엇일까요?일반상대성이론이 탄생시킨 당혹스러우면서도 신비한 물리적 개념이 있으니 그것은 바로 블랙홀(black hole)입니다.아인슈타인은 일반

러시아 출신의 미국 천체물리학자로 빅뱅 이론의 창시자인 조지 가모프의 에세이집 ‘나의 세계선(My World Line)’에는 다음과 같은 구절이 있습니다.영국의 물리학자 파울러(R. H. F. Fowler)는 런던 왕립협회에서 있은 나의 강의가 끝난 뒤 이렇게 말했습니다. “파동역학에 따르면 통과하지 못할 장벽이란 없습니다. 이 강의실에 있는 여러분은 출입문이나 창문을 열지 않고 밖으로 나갈 수 있는 유한한 가능성을 갖고 있습니다.”In wave mechanics there are no impenetrable barriers, an

과학철학자 막스 야머(왼쪽)과 유기체 철학을 창시한 알프레드 화이트헤드. 출처: 위키디피아,하버드대학 아카이브.양자론이 밝힌 사실 중에 가장 충격적인 내용은 우주가 국소성을 벗어나 비국소성을 갖는다는 점일 것입니다. 국소성(locality)이란 한 공간적 영역에서 일어나는 모든 것은 이와 분리된 다른 공간적 영역에서 일어난 작용에 전혀 영향을 받지 않는다는 것을 말합니다. 따라서 비국소성(non-locality)은 위의 국소성이 지켜지지 않는 경우를 말합니다.양자론은 국소성의 위배를 전제로 합니다. 코펜하겐 해석에 의하면 관측은 전

아무도 달을 보지 않으면 달의 존재를 확인할 수 없다양자론에 대한 보어-아인슈타인 논쟁의 하이라이트인 ‘EPR 논증’의 핵심은 실재론 논쟁입니다. EPR(Einstein-Podolsky-Rosen)은 완전이론의 조건으로 (1)완전성 기준 (2)실재성 기준 (3)국소성의 가정을 내세운 뒤 양자론이 이를 만족시키지 못하기 때문에 불완전한 이론이라고 논증했습니다.이들 세 가지 기준을 하나로 압축한다면 실재성 기준이라고 할 수 있습니다. 즉 EPR은 양자론이 불확정성 원리로써 물리적 실재를 제대로 기술하지 못한다고 논증한 것입니다. 물론