과학도서『세상을 바꾼 물리』를 읽고

물리학의 주요 이론 및 개념, 주제들이 역사적으로 어떤 과정을 통해 만들어지고 수정, 보완 및 개선되어 왔는지를 잘 설명해 준 책이다. 단순한 에피소드 위주의 과학사가 아닌 고대와 근대, 현대를 이어오며 역학의 개념, 넓게는 물리학이 어떻게 하나의 학문으로 정립되었는지를 보여준 꽤 괜찮은 책이다.

(아래에 가져온 내용들은 책 내용을 그대로 혹은 요약 정리하여 제시한 것입니다.)

"땅에서 하늘을 관찰하면 하늘이 땅을 구 모양으로 감싼 것처럼 보이는데 이 하늘의 구를 천구라고 한다." 22p

1. 지상계와 천상계의 운동

"아리스토텔레스는 천상계와 지상계가 서로 다른 원리의 지배를 받는다고 생각했다. 천상계의 자연스러운 운동은 등속원운동, 지상계의 자연스러운 운동은 상하운동이라고 주장했다. 지상계에서 무거운 물질은 아래로, 가벼운 물질은 위로 올라가려 하는데 달의 천구에 이르렀을 때 운동을 멈춘다고 생각했다. 4원소 중에 흙은 가장 무겁고 불은 가장 가볍다. 무거울수록 낙하속도는 빠르다고 생각했다." 23p

"물체가 통과하는 매질의 밀도가 작을수록 물체의 속도는 빨라진다고 생각했는데 이런 논리라면 진공에서의 속도는 무한정 빨라진다. 무한대의 속도를 인정할 수 없었던 아리스토텔레스는 이런 이유로 진공의 존재를 부정했다" 24p

<자료출처 : 동아사이언스>

"갈릴레오는 물체마다 떨어지는 속도가 다른 이유를 무게가 아니라 물체가 통과하는 매질의 밀도 차이로 설명하고자 했다. 사고 실험 끝에 진공에서는 물체의 낙하 속도가 모두 같을 것이라는 결론을 내렸다. 380년 후인 1971년 아폴로 15호를 타고 달에 간 데이비드 스콧 대령은 달에서 망치와 깃털을 떨어뜨리는 실험으로 갈릴레오의 추론을 입증했다." 35p

"3세기에 생겨난 신플라톤주의자들은 우주의 신비를 풀 열쇠가 수학에 있다고 믿었다. 아리스토텔레스와 같은 고대 철학자들에게는 운동의 원인과 목적이 중요했지만, 갈릴레오와 같은 신플라톤주의자들은 운동이 어떻게 일어나는지를 수학적으로 정확하게 기술하는 것이 목표였다. 자연을 수학화하는 근대 물리학의 전통은 갈릴레오의 <세계의 두 체계에 관한 대화>에서 부터 시작되었다고 할 수 있다." 37, 50p

"아리스토텔레스에 의하면 무거운 물체가 지구의 중심으로 떨어지는 이유는 지구가 우주의 중심에 있기 때문이다. 그런데 지구가 우주의 중심이 아니라면 왜 무거운 물체들이 지구로 떨어진단 말인가?" 49p

"갈릴레오는 운동은 두 물체 사이의 관계 문제이며, 운동과 정지는 서로 상대적으로 결정된다(본질적으로 구분 불가능)는 이론을 펼쳤는데 이를 '갈릴레오의 상대성 개념'이라고 한다." 60p

"갈릴레오는 포물선 운동을 수직과 수평 방향 운동으로 분해해서 다루는 등 운동의 합성과 분해라는 개념을 만들었다. 이를 통해 자연스러운 운동과 강제된 운동을 엄밀히 구분할 수 없음을 증명했다." 61p

2. 빛의 정체

"빛에 대한 보다 체계적인 연구는 17세기 유럽, 뉴턴의 실험으로 시작되었다." 92p

<자료출처 : EBS 클립뱅크>

"아리스토텔레스는 색을 원래 물체에 존재하는 색과 그렇지 않은 겉보기 색으로 구분했다. 그는 물체의 원래 색을 '본질적인 색'이라고 불렀고 본질적인 색은 빛이 없어도 유지된다고 생각했다... 옛사람들이 근대역학이 정립되기 전까지 무게를 물체의 속성으로 여겼던 것처럼, 색을 물체의 본질적인 성질로 보는 관점도 오래 지속되었다. 이러한 생각을 바꾼 사람은 프랑스의 철학자이자 물리학자이자 수학자였던 르네 데카르트였다." 94p

"데카르트는 기계적 철학을 주장했는데 이들은 자연이 시계와 같은 기계처럼 작동한다고 생각했다. 이들은 자연을 명료하고 직관적인 방식으로 설명하고자 했다." 95P

"데카르트에게 빛은 구형의 작은 입자들로 채워진 우주에서 발생하는 압력 현상이었다." 96p

"데카르트는 빛이 프리즘을 통과하면 백색광을 이루는 물질의 회전이 변하는데, 이때 그 회전 속도의 변화 정도에 따라 여러 가지 색이 나타난다고 설명했다. 즉 프리즘으로 나타난 색은 백색광이 변화한 것이라는 전통적인 인식을 그대로 가지고 있었다... 백색광이 굴절률을 달리하는 여러 색 빛의 혼합이라는 이론을 처음으로 내놓은 사람은 아이작 뉴턴이었다." 97p

"태양빛은 서로 다른 굴절률을 가진 광선들로 구성된다.'라는 명제를 증명하기 위해 실시했던 뉴턴의 실험을 '뉴턴의 결정적 실험'이라고 한다." 100p

* 빛의 입자설 계보 : 데모크리토스 - 뉴턴(저서'광학') - 아인슈타인

* 빛의 파동설 계보 : 아리스토텔레스 - 호이겐스 - 토머스 영 - 오귀스탱 장 프레넬 - 맥스웰

<출처 : 유튜브>

"호이겐스의 원리는 빛의 회절 현상을 아주 잘 설명했지만, 진공에서 빛의 전파를 설명할 수 없었고 입자설을 주장한 뉴턴의 과학적 권위가 너무 높아서 당시에는 빛의 파동설이 받아들여지지 않았다. 107p

"맥스웰은 자신이 정립한 방정식으로 전자기파의 속도를 계산했는데, 그 결과가 당시 알려져 있던 빛의 속도와 같았다. 빛이 곧 전자기파임을 밝혀낸 것이다. 빛이 파동이라는 사실을 자신의 방정식을 이용해 이론적으로 증명하면서 파동설은 완전히 승리를 거둔 것으로 보였다." 109p

"아인슈타인은 광전 효과가 빛이 입자임을 증명한다고 생각했다. 빛이 파동이라면 에너지가 올라가는데 시간이 걸릴 것이고, 따라서 광전자가 나오는데도 시간이 걸릴 것이다. 그러나 광전자는 금속에 빛을 비추자마자 튀어나왔다. 또한 빛이 파동이라면 에너지가 클수록 파도가 크게 치는 것처럼, 빛의 세기가 셀수록 광전자가 많이 나올 것이다. 하지만 광전 효과는 빛의 세기가 약하더라도 일정한 진동수의 빛을 비추기만 하면 발생한다. 아인슈타인이 보기에 광전 효과는 금속이 특정 에너지를 가진 빛 입자에 맞아서 일어나는 현상이었다. 1905년 발표한 논문에서 광전 효과를 설명하기 위해 빛을 입자로 가정하는 광양자설을 주장했다." 110p

"20세기 초에 과학자들은 빛만이 파동과 입자의 이중성을 가진 것이 아니라는 것을 알게 되었다. 원자를 구성하는 전자 역시 빛처럼 이중성을 가지고 있음을 알아낸 것이다. 이는 양자역학의 등장을 예고하는 아이디어였다." 112p

3. 전지 발명

<출처 : 네이버 블로그>

"전지가 발명되기 전까지 전기 연구는 마찰 전기, 레이던병 등과 같이 정전기를 대상으로 했다. 전지 개발은 전류 연구가 본격적으로 이루어지는 계기가 되었다. 전지 발명의 초석이 된 중요한 실험 중 하나는 이탈리아 볼로냐 대학의 해부학 교수였던 루이지 알로이시오 갈바니의 개구리 실험이었다." 133p

"갈바니는 개구리에서 전기가 나온다고 생각했으나 그의 친구인 볼타는 비슷한 실험을 해 본 후 갈바니의 이론에 의문을 품고 전기의 근원이 개구리가 아니라 금속 자체에 있다는 결론을 내린다. 볼타와 갈바니는 동물 전기의 존재를 두고 격렬한 논쟁을 벌였다. 볼타는 갈바니가 죽은 지 2년이 지난 1800년에 볼타 전지(세계 최초의 화학 전지)를 만들어 냈다." 135p

4. 전기와 자기의 관계

"18세기에는 이성과 실증주의를 중요하게 생각한 계몽주의가 유행했는데, 뉴턴의 방법론을 좇아 기계적, 실험적, 수학적 자연관을 강조했다. 이에 대한 반발로 독일에서는 낭만주의과 관념론의 영향을 받은 자연 철학이라는 사조가 등장했다. 이들은 인력과 척력 두 힘으로 전기와 자기를 비롯한 모든 현상을 설명할 수 있고 빛, 열, 중력, 전기, 자기와 같은 힘들이 모두 연관되어 있으므로 서로 다른 종류로 전환될 수 있다고도 생각했다. 외르스테드는 이런 독일 자연철학의 영향을 받았기에 그동안 별개의 것으로 여겨지던 전기 현상과 자기 현상이 서로 연관되어 있을 가능성을 떠올렸고 이후 여러 학자들은 이와 관련한 연구를 진행했다." 138p

<출처 : 네이버 블로그>

"외르스테드는 1820년 7월 <전류가 자침에 미치는 영향에 관한 실험>이라는 원고를 유럽의 여러 학자들에게 배포했다. 이는 전기와 자기의 연관성에 관한 최초의 과학 보고서였다." 138p

"패러데이는 프랑스의 물리학자 도미니크 프랑수아 장 아라고가 1824년에 실시했던 실험에서 힌트를 얻어 일정량의 전기를 지속적으로 생성할 수 있는 발전기를 발명했다. 144p

"패러데이는 1845년부터 자기장이라는 개념을 사용했는데 학자들 사이에서 쉽게 받아들여지지 못했다. 수학적으로 증명하지는 못했기 때문이다." 146p

"맥스웰은 1864년 쿨롱의 법칙, 가우스의 자기 법칙, 전자기 유도 법칙, 앙페르의 법칙을 모두 통합해 맥스웰 방정식을 완성했다. 전기장에 관한 가우스 법칙(쿨롱의 법칙), 자기장에 관한 가우스 법칙, 패러데이의 전자기 유도 법칙, 앙페르의 법칙(맥스웰이 수정)" 150p

"맥스웰은 또한 전기장과 자기장은 서로 수직을 이루며 앞으로 나간다고 생각했다. 전기장과 자기장이 변하면서 전달되는 이 파동이 전자기파이다." 151p

"맥스웰은 1973년 그간의 연구를 종합해 <전기와 자기에 관한 논고>를 출판했다. 이 책은 아직까지도 읽히며, 물리 역사상 뉴턴의 <프린키피아> 다음으로 큰 영향을 끼친 책이 되었다." 152p

"맥스웰은 1879년 11월 5일에 세상을 떠났다. 맥스웰이 자신의 주장을 담은 논물을 발표한 지 약 20년 뒤인 1887년에 독일의 물리학자 헤르츠가 실험으로 전자기파의 존재를 확인함으로써 맥스웰의 전자기 이론은 널리 수용되었다." 153p

5. 열과 에너지

<출처 : 다음 블로그>

"17세기까지 많은 과학자들은 자연이 입자로 이루어져 있다고 믿는 기계적 철학의 영향 아래 있었기 때문에 열을 물질 입자들의 운동으로 보았다. 하지만 18세기에 열을 보이는 않는 유체(질량과 무게 없음)로 설명하는 칼로릭 이론이 등장했다.. 과학자들은 설명하기 힘든 자연 현상을 칼로릭과 비슷한 유체로 설명했다. 빛은 빛 입자, 전기는 전기 유체, 연소는 플로지스톤이라는 신비한 유체가 관여한다고 생각했다." 162p

"톰슨은 카르노의 칼로릭 이론과 줄의 에너지 전환 실험이 서로 모순된다는 것을 발견했다. 카르노에 의하면 칼로릭(열)은 소비되지 않고 이동하기만 하고, 줄에 의하면 열은 일로 전환되므로 소모되어야 한다. 톰슨은 둘 중 하나가 틀렸음을 보이거나 두 이론 모두를 포괄하는 설명 체계를 찾아야만 했다." 177p

"열역학 제0법칙은 열적 평형 상태를 설명하는 법칙이다. 열역학의 출발점이 되는 가장 기본적인 개념이지만 1,2법칙보다 나중에 발견되었기 때문에 열역학 제0법칙이라는 이름을 얻었다. 열역학 제3법칙은 물질의 온도는 절대 영도(0K)에 도달할 수 없다는 것이다. 절대 영도에 가까워질수록 운동 에너지와 엔트로피가 0에 가까워지지만 결코 0이 되진 않는다." 182p

6. 물리학의 정립

"오늘날과 같은 의미의 물리학이라는 학문이 정립된 것은 19세기 중반 이후였다.. 18세기까지 물리학은 크게 두 갈래로 나뉘어 있었다. 한 갈래는 역학, 천체역학 등이었는데 이 분야들은 수학의 일부로 간주되었다. 이는 다시 19세기 초에 수학, 역학, 천문학으로 분리되었고 역학은 오늘날 물리학에서 중요하게 다루는 분야가 되었다. 또 다른 한 갈래는 열, 빛, 전기, 자기, 소리 등에 대한 지식들인데 18세기까지도 통합되지 못한 채 산만하게 흩어져 있다가 19세기에 들어 역학과 동일한 분야로 생각하게 되었다." 180p

"역학, 열, 빛, 전기, 자기, 소리를 다루는 과학자들이 자신들이 모두 한 분야에 속한다고 인식하자 마침내 '물리학'이라는 통합된 학문 분야가 형성되었고, 물리학은 에너지 개념을 중심으로 정립되었다." 181p

7. 양자역학의 등장

"양자역학은 근대역학과 다른 점이 많아 오늘날에는 근대역학을 양자역학과 대비해 고전역학이라고 부른다. 고전역학에서는 조건만 알면 물체의 운동 결과를 정확하게 알 수 있다고 믿었지만, 양자역학에서는 물체의 위치와 운동량을 동시에 알 수는 없다고 여긴다... 고전역학의 세계가 인과적인 세계라면, 양자역학의 세계는 확률이 지배하는 세계이다. 두 역학 체계가 서로 배타적이거나 어느 한 쪽이 틀린 것이 아니라 잘 설명할 수 있는 대상이 서로 다를 뿐이다." 186p

"양자역학을 이해하는 키워드 : 양자화, 확률, 파동-입자 이중성, 불확정성 원리" 207p

<출처 : 다음 백과사전>

"20세기에 들어 양자(불연속적인 작은 덩어리)화 되어 있는 에너지들을 발견했다. 이 불연속적인 에너지를 설명하기 위해 탄생한 학문이 양자역학이다. 양자역학은 흑체 복사 연구에서부터 시작했다." 188p

"키르히호프가 흑체에서 발생하는 빛의 스펙트럼을 분석한 결과 빛의 색, 즉 파장은 온도에 의해서만 달라졌다. 빛의 파장에 온도 외의 다른 요소가 영향을 끼치지 않는다는 것은, 어떤 물질이든 같은 온도로 가열되기만 하면 같은 색 빛을 방출한다는 것을 의미한다." 189p

"플랑크는 1900년 12월 14일 흑체가 내보내는 빛 에너지가 불연속적인 값을 취한다는 연구 결과를 발표했다. 빛 에너지가 양자화 되어 있다는 것은 빛 에너지에 최소 단위가 있다는 것인데, 오늘날 이 최소 단위를 플랑크 상수라고 부른다. 과학사학자들은 플랑크의 이론이 등장한 때를 양자역학이 시작된 지점으로 본다." 192p

"빛 에너지가 양자화 되어 있다는 것을 받아들이기 위해서는 빛이 입자라는 가정이 필요하다. 아인슈타인은 빛이 특정 진동수를 가진 에너지 입자인 광양자라고 생각해야 광전 효과를 설명할 수 있다고 밝혔다. 아인슈타인의 이론으로 빛은 파동성과 입자성을 동시에 가지고 있다는 사실을 과학자들이 받아들일 수 있었다. 하지만 정작 플랑크는 빛이 입자라는 아인슈타인의 의견에 끝까지 반대했다. 고전역학을 뒤집는 이런 혁명적인 변화를 원하지 않았다고 한다." 192p 

<출처 : 에펨코리아>

"슈뢰딩거가 1926년에 만든 방정식은 파동이 어떻게 에너지를 전달하는지를 나타낸 방정식이라서 파동 방정식이라고 부른다. 이 방정식을 해석하는 과정에서 양자역학에 대한 여러 가지 설명 방식이 등장했다." 197p

"막스 보른은 슈뢰딩거의 파동 방정식은 전자가 존재할 확률을 의미한다고 주장했다. 보어도 같은 입장에 섰다. 슈뢰딩거 방정식을 위치 확률 방정식으로 보는 이 해석 방법을 '코펜하겐 해석'이라고 한다. 당시 물리학계의 거장이었던 보어의 이론 물리 연구소가 코펜하겐에 있었고, 그의 연구소 출신 과학자들이 이 해석을 지지했기 때문에 붙여진 이름이다. 아인슈타인과 슈뢰딩거, 드브로이 등은 코펜하겐 해석에 반대했으나 이 해석은 오늘날 양자역학에 대한 표준 해석으로 자리 잡았다." 198p

"우리가 전자를 관측하면 그 순간 전자의 파동-파동인 전자는 공간 곳곳에 퍼져서 존재-이 붕괴되면서 순식간에 한 점으로 수축하여 입자인 전자가 모습을 드러내는데, 쉽게 말해 전자는 우리가 보고 있지 않을 때는 파동처럼 움직이고, 보고 있으면 입자처럼 보인다는 이야기이다." 199p

"복권 당첨자는 과연 누가 될까? 당첨자가 밝혀지기 전까지는 복권을 산 사람 누구에게나 당첨될 확률이 있다. 하지만 당첨 번호가 밝혀지는 순간 모든 확률은 당첨자 한 사람에게 집중되고 나머지 사람들의 확률은 0이 된다. 양자의 세계에서는 그 당첨자 한 사람이 입자인 셈이다." 200p

"하이젠베르크가 밝혀낸 불확정성 원리는 보어가 도입한 '상보성 원리'를 이용하면 더 명확하게 설명된다. 상보성 원리에 따르면 입자의 성질을 명확히 하려고 하면 파동의 성질이 줄어들고 반대로 파동의 성질을 명확히 하려고 하면 입자의 성질이 줄어든다." 202p

"1927년에 열린 물리 학회인 제5차 솔베이 회의는 코펜하겐 해석을 지지하는 학자들과 아인규타인 사이에서 격렬한 논쟁이 이루어졌던 것으로 유명하다. 이 학회에는 당시의 유명한 물리학자 대다수가 참석했는데, 참석자 29명 중 17명이 노벨상 수상자였다." 203p

"철학적으로 보면 양자역학의 초기 역사는 실재론자와 실증론자의 논쟁의 역사이다. 실증론자는 계산을 해서 나온 값이 측정한 값과 일치하기만 하면 이론으로서 충분하다고 생각하고 실제 세계에서 어떻게 대응되는지는 신경쓰지 않는다. 이들은 물체의 모든 조건을 알더라도 확률적인 예측만 할 수 있다고 여긴다. 보른이나 보어, 하이젠베르크가 이 그룹에 해당한다. 실재론자는 물질의 존재 여부는 절대적으로 정해져 있고 모든 변수와 조건을 알면 물체의 운동을 정확히 예측할 수 있다고 믿는 결정론자들이다. 아인슈타인과 드브로이, 슈뢰딩거가 이 그룹에 해당한다." 204p

<출처 : 네이버 블로그>

"코펜하겐 해석에 대한 비판적인 대안 중 하나는 봄의 '양자 퍼텐셜'이다. 그는 파동을 확률로서 접근한 것이 아니라 실재하는 장(field)으로 해석하고자 했다. 입자들은 물리적으로 서로 분리되어 있어도 양자 퍼텐셜이라는 장을 통해 연결되어 있다는 봄의 생각은 양자 얽힘에 대한 연구가 등장하는데 영향을 끼쳤다." 207p

"양자 얽힘은 부부가 멀리 떨어져 있어도 여전히 부부로 남는 것처럼, 짝을 이룬 두 양자가 엄청나게 멀리 떨어져 있어도 서로 상관관계가 유지되는 현상이다. 양자적으로 얽힌 두 입자 중 하나의 스핀이 관측되면, 나머지 다른 입자의 스핀도 동시에 결정된다는 것이다." 208p

"양자 얽힘을 이용해 한 물체를 구성하는 양자 정보를 사라지게 한 다음에 다른 곳에서 나타나게 할 수 있다. 즉 순간 이동이 가능하다. 1997년 오스트리아 빈 대학교이 안통 자일 링거 교수는 최초로 양자 전송 실험에 성공하였다. 이는 1920년대 초에 시작되었던 제1차 양자 혁명에 이어 제2차 양자 혁명 시대를 여는 사건이었다." 209p

"슈뢰딩거는 미시 입자의 위치를 확률로만 알 수 있다는 코펜하겐 해석을 반박하기 위해 고양이라는 큰 입자를 도입했으나 최근에는 큰 분자(C60, C70 풀러렌)를 이용한 이중 슬릿 실험도 성공하여 큰 분자들의 물질파를 검출해 나가고 있다. 즉 입자가 동시에 여러 곳에 있을 수도 있다는 중첩 현상이 점점 큰 물질에서도 증명되고 있다." 210p

8. 상대성 이론의 등장

"상대성 이론 발견 배경 : 당시 과학자들은 빛을 파동이라고 생각했다. 빛은 파동이다 -> 전달할 매질이 있어야 한다 → 우주를 가득 채운 에테르의 존재 가정 → 에테르가 흐르는 방향에 따라 빛의 속도는 다를 것으로 예상 → 예상을 뒤집는 실험 결과들이 등장(마이컬슨-몰리 실험) → 광속도 불변과 고전역학의 가정 불일치 → 새로운 설명 체계를 만들고자 함" 218p

"1900년에 스위스 취리히 연방 공과 대학교를 졸업한 아인슈타인은 1902년 6월 16일부터 베른에 있는 특허 사무소에서 3등 기술 심사관으로 일하기 시작했다. 아인슈타인의 책상 위에는 시간 보정 방법과 관련된 온갖 특허 신청서들이 올라왔다. 멀리 떨어진 기차역들의 시간을 동일하게 만들기 위한 방법들이었다. 멀리 떨어진 역들의 시간을 동시화하려는 고민은 상대성 이론 등장의 계기가 되었다." 217p

"1905년에 상대성 이론을 발표했을 당시, 아인슈타인은 무명의 과학자였다. 그런 아인슈타인의 상대성 이론이 널리 퍼지도록 만드는 데는 당시 독일 베를린 대학교의 이론 물리학 교수이자 독일 물리학회 회장이었던 플랑크의 공이 컸다. 플랑크는 아인슈타인이 상대성 이론을 발표했던 <물리학 연보>의 편집인이기도 했다. 아인슈타인의 상대성 이론을 공개적으로 지지하며 제자들에게 상대성 이론에 대한 논문을 쓰도록 독려하고 자신도 연구함으로써 상대성 이론의 발전에 많은 기여를 했다." 227p

<출처 : 박홍균의 원리한자>

"아인슈타인의 상대성 이론은 2가지 과학적 사실에 기반을 두고 있다. 하나는 갈릴레오의 상대성 원리(관성계의 물리 법칙)이고 다른 하나는 광속도 불변의 법칙이다. 서로 모순된 이 두 사실을 결합하기 위해서는 시간에 대한 개념을 새롭게 정리할 필요가 있었다. 이렇게 해서 등장한 특수 상대성 이론의 핵심은 광속도 불변의 법칙을 바탕으로 시간과 공간은 절대적이지 않고 운동하는 속도에 따라 상대적으로 관측된다는 것이다." 221p

"아인슈타인의 특수 상대성 이론은 시간 문제에서 중심과 기준을 없앴고, 인간의 움직임이 시간을 바꿀 수도 있다고 주장함으로써 시간 개념을 완전히 바꾸어 놓았다. 그는 시간이 절대적인 것이 아니라는 사실을 성공적으로 보였다." 227p

"칼 앤더슨은 1936에 뮤온이라는 입자를 발견했다. 우주선은 대기권에 진입하면서 공기 분자들과 충돌하여 뮤온을 만들어내는데 빛의 속도에 가깝고 수명은 100만분의 2초이다. 따라서 이론상으로는 대기권 안에서 0.6km 정도 날아가면 붕괴하므로 지상에 도달할 수 없는데 실제로는 지표면까지 내려온다. 이유는 상대성 이론에 의한 시간 지연에 있다. 빠르게 이동하며 수명이 100배가 늘어나 지상에 도달할 때까지 붕괴하지 않을 수가 있다. 물리학자들은 뮤온을 통해 아인슈타인의 특수 상대성 이론이 옳다는 것을 확인할 수 있었다." 228p

<출처 : 인스티즈>

"아인슈타인은 관성에 의한 효과와 중력에 의한 효과가 같다는 결론에 도달했다. 이를 등가 원리라고 하는데, 일반 상대성 이론의 토대가 되었다." 230p

"블랙홀이나 거대한 별이 충돌하면 우주 공간에 급격한 중력 변화가 생기는데, 이때 생기는 시간과 공간의 휘어짐이 파동 형식으로 퍼져 나가는 것을 중력파라고 한다. 2016년 2월 미국에 있는 레이저 간섭계 중력파 관측소(LIGO)에서 중력파를 관측하는 데 성공했다." 234p

"인공위성(GPS위성은 고도 2만km에서 약 8km/s의 속도로 돌고 있다)에는 빠른 속도로 시간이 지연되는 현상과 약한 중력으로 시간이 빨라지는 현상이 동시에 일어난다. 둘 중에서 중력으로 시간이 빨리 가는 현상이 더 강력하게 작용해 인공위성의 시간은 하루에 0.000038초씩 지상보다 시간이 앞선다. 0.000038초에 신호가 오가는 속도인 광속을 곱하면 11.4km인데, 바로 이만큼씩 오차가 생기는 것이다. 그러므로 인공위성에서 보내는 위치 신호를 정확하게 파악하기 위해서는 거리를 끊임없이 보정해야 한다." 236p

- 『세상을 바꾼 물리』 (원정현)에서