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그림으로 보는 상대성 이론 | 아이책 2020-06-25 09:20
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[도서]그림으로 보는 상대성 이론

사토 가쓰치코 감수/김정환 역
상상의집 | 2014년 08월

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1.JPG

상대성 이론은 무엇인가???? 얼마전 종영한 예능 프로그램인 신기한 과학나라에서 상대성 이론에 대한 설명을 했었어요.

아이들과 그 프로를 정말 재미있게 봤는데요, 상대성이론이 ㅋㅋ 왜 이렇게 이해하기가 어려운지 모르겠어요!!!

그리고 코스모스라는 다큐 프로그램이 있지요??? 거기서도 상대성이론에 대한 설명을 해줘서 한참을 봤던 기억이 있습니다.

그런데 사실 이해는 힘들더라고요!! 신랑님이 워낙 관심이 있어서 다큐도 보면서 했지만 말입니다.

그러다 아이가 에스컬레이터에서 위로 점프를 했어요 네네 ㅠㅠ 하면 안 되는 거 맞지만 까불까불 놀더라고요.

근데 그때 하는 말이 자기가 에스컬레이터에서 점프를 하면 그 사이 에스컬레이터는 아래로 내려가는데 왜 나도 덩달아 내려가냐고 신기하다고 합니다. 어... 그러게???? 하면서 이야기를 했는데, 집에 와서 아빠에게 말했더니 그게 바로 상대성이론이잖아 하더라고요 푸하하.

상대성이론을 설명하기 위해, 움직이는 기차 안에서의 영상도 있었거든요 그게 그거야 하는데 모르겠다 난!!!!

그래서 이 책!!!! 아이가 보는 상대성이론을 선택해봤어요

2.JPG

앨버트 아인슈타인이 혼자서 엄청나게 새로운 물리이론을 만들어 냈다고 합니다.

그것이 바로 상대성이론. 여기는 특수와 일반이 있다고 합니다.

두 가지 상대성 이론으로 이와 같은 사실을 밝혀 냈데요!!!

1. 움직이는 것의 시간은 느리게 간다.

2. 움직이는 것의 길이는 줄어든다.

3. 움직이는 것의 질량은 늘어난다.

4. 중력이 강한 곳에서는 시공간이 일그러진다.

5. 중력이 강한 곳에서는 시간이 느리게 간다.

아. 저 바본가요? ㅋㅋㅋ 이해가 안 가요!!!

이 말을 쉽게 일상의 예로 들어 볼까요?

1. 비행기로 하늘을 나는 조종사는 멈춰 있는 사람보다 시간이 천천히 지나간다.

2. 멈춰 있을 때보다 달리고 있을 때 몸이 더 날씬해진다

3. 캐치볼을 하려고 던진 공은 손에 잡고 있을 때보다 공중을 날고 있을 때 더 무겁다

4. 중력이 있는 지구에서는 우주에 비해 시간과 공간이 휘어져 있습니다

5. 중력이 있는 지구에서는 중력이 없는 우주보다 시간이 천천히 흘러갑니다.

푸하하... 이게 무슨 말인가요? 예를 들어도 모르겠어요.

저 같은 분들 많으신가요???

상대성 이론을 설명하는 데는 복잡한 공식이나 이론이 필요 없데요!! 그럼에도 불구하고 어렵게 느껴지는 이유는 무엇일까요????

내용이 어려운 것이 아니라 결과가 믿기 어렵기 때문이라는 겁니다.

그래서 아인슈타인은 상대성 이론을 이해하기는 어린아이가 더 쉬울 것이라고 말했다고 하네요. 우비군만 봐도 그대로 받아들이는데, 저는 자꾸 엥엥??? 왜왜~~ 이런 생각이 들고 있거든요

 

3.JPG

제1장 상대성 이론이 생겨나기까지

상대성 이론이 탄ㄴ생하기 전의 물리학은 어떠했을까요?

아인슈타인이 커다란 발견을 하기까지 물리학이 걸어온 여정을 살펴보는 시간을 가져봅니다

지구는 정말 돌고 있을까? 천동설과 지동설에 대한 이야기, 그리고 갈릴레이의 상대성 원리를 알아봅니다.

우리가 공간 공간하는데요, 그 공간은 무엇으로 이루어졌을까요??

우리가 살고 있는 세계에는 가로, 세로, 높이가 있어요. 이렇게 공간을 만드는 요소 하나하나를 차원이라고 부르는데요, 여기에서는 공간과 차원 그리고 공간 속에 위치를 나타내는 좌표에 대해서 알아봅니다.

ㅎㅎ 정말 이 책 어린이책 맞나요? 제가 넘넘 재미나게 보게 되는 책이네요

1차원의 세계는 모든 물체에 길아만 있는 선의 세계, 2차원의 세계는 가로와 세로로 구성된 면의 세계, 3차원의 세게는 가로 세로 높이 3가지 요소가 있는 공간이랍니다

영국의 과학자 뉴턴은 물체에 힘을 가했을 때 그것이 어떤 법칙에 따라 운동하는지 발견하기 위해 공간과 시간에 관해 곰곰이 생각했습니다. 물체의 운동은 반드시 공간이나 시간과 관계가 있기 때문인데요, 이렇게 해서 탄생한 것이 "절대공간"과 "절대시간"이라는 개념이라고 하네요.

시간은 어떤 식으로 흐를까???

아침이 되면 태양이 뜨고, 저녁이 되면 해가 지고 달이 얼굴을 드러내지요. 우리는 상황의 변화를 통해 시간이 지나가는 것을 느낄 수 있지만, 시간은 손으로 만지거나 눈으로 볼 수는 없어요. 시간이란 실제로 어떤 것이며 어떤 식으로 흐르고 있을까요?

시간에 대한 재미난 이야기가 있고, 좋아하는 것을 할 때와 싫어하는 것을 할 때의 시간이 흐름이 다른 걸 설명해 주고 있어요.

싫어하는 것을 할 때는, 자꾸 시간을 신경 쓰기 때문에 길게 느려지는 거라고 하네요.

이 외에도 물리의 기본 운동 법칙, 빛은 무엇으로 이루어져 있는지, 빛의 속도는 얼마나 되는지에 대해서도 알아봤어요

우비군이 빛의 속도가 이렇게 어마어마하게 빠른지...에 대해서 놀라면서 제게 이야기하던데요.

이 빛의 속도면 지구를 몇 바퀴 돌까요? 하고 묻더라고요 ㅋㅋㅋㅋ 근데 이 녀석 책을 너무 대충 본 건가!! 책 속에 나와있거든요.

빛이 1초 동안 나아가는 거리는 약 30만 킬로미터라고 합니다. 이 속도는 지구를 7바퀴 반 도는 거리에 해당이 되거든요. 그림으로도 설명이 되어 있는데, 이 부분을 이해 못했나 봐요 ㅋㅋ 다시 보라고 일러줘야겠네요

4.JPG

 

 

 

1장이 끝나면서 상대성 이론이 탄생하기까지의 물리학에 대한 정리를 다시 한번 해주고 있어요.

갈릴레이의 상대성원리

뉴턴의 생각 : 절대 공간과 절대시간, 운동 법칙

빛에 대한 생각으로 정리를 할 수 있네요.

제2장 : 특수 상대성 이론이란 무엇일까?

그동안의 시간과 공간의 개념을 뒤엎은 아인슈타인의 특수상대성이론은 어떤 이론일까요?

빛의 속도로 날아가면서 거울을 들여다보면 내 얼굴이 거울에 비칠까?라는 아인슈타인의 의문을 해결하기 위해 먼저 속도에 관해 생각을 해 보는 시간을 가져봅니다.

속도란 물체가 나아가는 빠르기를 뜻하지요 속도는 자신이 어떤 속도일 때 측정하느냐에 따라 차이가 생기는 '상대적'인 것이랍니다.

그럼 상대란 무엇일까요? 물체가 나아가는 속도를 잴 때는 어떤 상태에서 측정하느냐에 따라 차이가 생깁니다. 이것은 속도가 자신과 다른 물체의 관계 속에서 성립하는 것이기 때문이지요. 스쳐 지나가는 전철 안에서 창밖의 전철을 바라봤을 때와 스쳐 지나가는 전철을 플랫폼에서 봤을 때는 똑같은 빠르기로 달리는 전철이라도 속도가 달라 보일 것입니다. 이와 같이 비교할 대상이 있을 때 답을 이끌어 낼 수 있는 것이 상대입

 

 

니다. 한편 절대는 다른 물체와는 상관없이 반드시 정해져 있는 것입니다.

이렇게 설명하니 상대라는 말이 무엇인지 이해하기가 쉽네요.

그리고 빛에 가까운 속도로 날기 때문에 수명이 늘어났다는 뮤온을 보면서 빛의 속도에 대한 상당한 궁금증과 더불어 신기함을 갖게 되었답니다.

뮤온이란 우주살이 성층권 위에 있는 원자와 부딪혔을 때 생기는 소립자예요. 너무나 붕괴하기 쉬운 물질이어서 100만 분의 1초마다 3분의 1씩 붕괴하기 때문에 태어난 지 얼마 안 돼 사라진다고 하는데요.. 이 뮤온에 대한 설명으로 빛의 속도로 날면서 시간이 느려진다는 설명을 해주고 있어요. 보면서도 참 이해가 안 되는 저는 답답합니다. 그렇다고 하는데 도대체 왜????? 어떻게 자꾸 이런 생각이 드니까 말입니다.

5.JPG

 

 

특수 상대성 이론이 밝혀 낸 사실!

직이는 물체의 시간은 느려진다

직이는 물체의 길이는 줄어든다

간과 공간은 연결되어 있다

직이는 물체는 질량이 늘어난다

E=mc2

제3장 : 일반 상대성 이론이란 무엇일까?

어떤 특정한 상황에만 적용되는 '특수 상대성 이론'을 모든 운동에 적용되도록 확장한 것이 '일반 상대성 이론'이랍니다.

비주얼 과학 그림으로 보는 상대성이론을 보면서 우비군이 알게 된 것들을 정리하고 있어요!!!

뭐 책 한 장 한 장 넘길 때마다 다 알게 되는 새로운 사실이지만 그중에서도 아이의 호기심을 사로잡은 것들을 정리해 봤답니다.

특수 상대성 이론은 물리학의 여러 가지 수수께끼를 풀어 낸 놀라운 발견이었지만 현실에서 일어나는 모든 현상을 설명하지는 못했습니다. 그래서 아인슈타인은 1905년 특수 상대성 이론을 발표하고 약 10년이 지난 뒤 모든 운동에 적용할 수 있도록 개량한 일반 상대성 이론을 발표했답니다.

특수와 일반 과연 무슨 차이일까요??

특수 상대성 이론은 관측하는 사람이 같은 속도로 같은 방향으로 가는(등속 직선 운동) 특정한 운동을 할 때만 적용이 되는 이론이었어요.

이에 비해 일반 상대성 이론은 속도나 방향이 바뀌는 가속도 운동을 하고 있을 때도 적용할 수 있도록 깊게 궁리해 만들어 낸 이론이랍니다.

시공간이 일그러진다는 이야기를 SF 영화에서 많이 보고, 타임슬립을 다룬 이야기에서 많이 들었지만, 사실 그게 어떤 건지 정확히는 이해를 하기 힘들었는데요!! 이 책을 통해서 그 이야기에 대해서 알아보네요.

4차원의 시공간을 2차원으로 바꿔서 생각을 해 보면 쉽다고 합니다.

트램펄린에 공을 올려놓으면 트램펄린의 포면은 공의 무게에 눌려 일그러집니다. 이것이 평면이 일그러지는 현상이라고 하는데요, 여기에 공을 한 개 더 올려놓으면 트램펄린의 표면은 더욱 일그러지고, 이에 따라 두 공은 서로 끌어 당겨져 달라붙을 것입니다. 아인슈타인은 이와 같이 공이 서로 끌어당기는 움직임을 낳는 평면의 일그러짐이 중력의 정체라고 생각을 했는데요, 이러한 트램펄린을 보면서 물체가 있으면 주위의 시공간이 일그러지는 것이 아닐까?라고 생각을 했던 거지요. 그리고 시공간이 일그러짐에 따라 물체에 서로 끌어당기는 움직임이 발생한다. 즉 중력은 시공간의 일그러짐이 만들어내는 현상이라는 사실을 밝혀냈다고 합니다.

밝혀 낸 시공간의 구조는 매우 훌륭한 이론이지만 실제로 그 모습을 떠올리기는 쉽지 않았어요. 하지만 1919년의 개기 일식 때 실제로 시공간이 일그러짐이 관측됨에 따라 아인슈타인의 이론이 옳았음이 증명되었다고 합니다..... 진짜 신기하네요.

 
 

아버지가 1년 동안 우주여행을 떠났다 돌아왔는데 아들이 할아버지가 되어 있었다.. 이야기가 그리 신기하다고 말하더라고요.

여기에 누나의 태클은 ㅋㅋ 어떻게 우주여행을 1년 안에 갔다 올 수 있냐는 건데요.... 우주여행을 한 사람의 시간은 1년이지만 실제, 그의 아들이 할아버지가 되었으니 지구에서의 시간은 몇십 년이라는 것을 다시 설명해 줘야 했답니다.

상대성 이론을 접하면서 정말 엄청난 상상의 나래를 펼칠 수 있었어요

신기하고 재미있는 이야기를 그림으로 보게 되니까 이해가 빠르고요, 더 빠져들 수 있었던 이야깁니다

사실 저는 이 책이 좀 어렵더라고요!!! 아무래도 왜? 어떻게?라는 의문을 갖고 있어서 그런데요, 말 그대로 신기한 것을 알았다는 듯이 받아들이는 아이들은 오히려 책을 더 재미나게 읽더라고요.

아이한테 계속 배우고 있네요.

 

 

초등학생에게 상대성이론을 설명하기 좋은 책, 있는 그대로 받아들이게 만드는 책이랍니다

상상의 집 비주얼 과학 01. 그림으로 보는 상대성이론을 통해!! 아주 재미난 사실들을 알 수 있었어요!!

이러한 과학에 관심이 없던 아이들도 관심을 갖게 만드는 책이 아닌가 싶네요!!!

비주얼과학 시리즈 요즘 보고 있는데 정말 너무너무 괜찮은 거 같아요!! 완전 맘에 듭니다.

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