제1장 촉각과 시각, 지구와 하늘 … 13
제2장 어떤 일이 일어났고, 어떤 것이 관찰되었나? … 26
제3장 빛의 속도 … 39
제4장 시계와 자 … 53
제5장 시공간 … 67
제6장 특수 상대성이론 … 79
제7장 시공간의 간격 … 94
제8장 아인슈타인의 중력법칙 … 112
제9장 아인슈타인 중력법칙의 증거들 … 130
제10장 질량, 운동, 에너지, 작용 … 141
제11장 우주는 유한할까? … 156
제12장 관습과 자연법칙 … 169
제13장 ‘힘’의 폐기 … 183
제14장 물질이란 무엇인가? … 196
제15장 철학적 결과들 … 208
부록 뉴턴과 아인슈타인: 중력 이론의 주요 차이점은 무엇일까 … 220
고전 물리학과 상대성이론의 대비
이 책의 앞부분은 뉴턴으로 대표되는 고전 물리학과 아인슈타인의 상대성이론을 대비하며 설명하는 것에 집중되어 있다. 러셀은 뉴턴의 절대적 시간과 공간 개념을 먼저 소개한 후, 이러한 개념들이 상대성이론에 의해 어떻게 수정되었는지를 상세히 설명한다.
“뉴턴은 힘을 믿었으며, 절대적인 공간과 시간을 믿었다. 그는 이런 믿음을 자신의 기술적인 방법론에 구현시켰으며, 그의 방법론은 후대의 물리학자들에게 남아 있었다. 아인슈타인은 뉴턴의 가설에서 벗어난 새로운 기술을 만들어냈다. 하지만 그렇게 하기 위해 그는 아득한 옛날부터 문제가 되지 않았던 공간과 시간에 대한 오래된 생각들을 근본적으로 변화시켜야만 했다. 이것이 바로 그의 이론이 어렵기도 하고 흥미롭기도 한 이유다.”(24쪽
러셀은 고전 물리학에서의 운동 법칙과 상대성이론에서의 차이를 비교하면서, 왜 고전적인 설명이 한계에 부딪히게 되었는지를 명확히 대비한다. 예를 들어, 수성의 궤도에서 발생하는 작은 편차는 뉴턴의 중력 법칙으로는 설명할 수 없었으나, 아인슈타인의 일반 상대성이론을 통해 정확히 설명될 수 있었다. 이러한 부분을 통해 독자들은 고전 역학이 가진 한계와 상대성이론의 필요성을 더욱 깊이 있게 이해할 수 있다.
특수 상대성이론과 일반 상대성이론의 차이
러셀은 또한 특수 상대성이론과 일반 상대성이론의 차이를 명확히 설명한다. 특수 상대성이론은 주로 관성계에서의 시간과 공간의 상대성을 다루며, 광속이 모든 관찰자에게 동일하다는 가정에서 출발한다. 이는 빠른 속도로 움직이는 물체의 시간 지연, 길이 수축과 같은 현상을 설명하는 데 유용하다. 반면, 일반 상대성이론은 중력까지 포함하여 비관성계에서도 성립하는 이론으로, 중력장이 공간과 시간의 기하학적 구조에 미치는 영향을 다룬다. 이를 통해 아인슈타인은 중력을 단순한 힘이 아니라, 시공간의 곡률로 설명하며, 이를 통해 천체의 운동과 중력 렌즈 효과 등을 설명할 수 있게 되었다.
러셀은 이러한 두 이론의
