신문은 선생님

▲ 아인슈타인은 상대성 이론으로 기존 우주관을 완전히 바꾼 ‘20세기의 천재 과학자’라 불려요. 흔히 과학자라고 하면 떠올리는 반듯하고 근엄한 이미지와는 달리 그는 평소 자유분방한 생각과 행동을 자주 했다고 해요. /Corbis/토픽이미지

'상대성 이론'을 발표해 인류의 시야를 우주로 확장한 알베르트 아인슈타인은 20세기 최고의 천재로 과학사에 한 획을 그은 위대한 인물입니다.

아인슈타인은 1879년 독일에서 유대인 사업가의 아들로 태어났어요. 그는 어린 시절 수학과 과학에 탁월한 재능을 보였지만, 원리에 대한 이해가 아닌 암기 중심의 강압적 수업 방식을 싫어해 성적은 그다지 좋지 못했습니다. 결국 아인슈타인은 엄격하고 딱딱한 군대식 독일 학교에 적응하지 못하고 중퇴했죠.

몇 년 후 아인슈타인은 어렵사리 취리히에 있는 국립 공과대학에 입학했어요. 그는 학문에 대한 열의는 누구보다도 대단했지만, 모범생은 아니었어요. 그를 받아주는 대학원이 없어 오랫동안 방황한 끝에 스위스 베른에 있는 특허 사무소에 겨우 취직할 수 있었습니다.

하지만 그런 상황에서도 아인슈타인은 연구를 게을리하지 않았어요. 그는 1905년, 틈틈이 연구한 것을 정리해 논문 4편으로 발표했죠. 이때 발표한 논문 중 하나가 그 유명한 '특수 상대성 이론'입니다.

이론의 핵심은 '멈춰 있는 물체의 시간보다 움직이는 물체의 시간이 더 느리게 간다'는 것이에요. 속도가 빨라질수록, 다시 말해 빛의 속도에 가까울수록 시간은 느리게 흘러간다는 것이죠. 예를 들어 움직이는 사람의 시간이 정지해 있는 사람의 시간보다 천천히 흘러가는 것입니다. 결국 세상에 절대적 시간과 절대적 공간은 없고, 모든 시간과 공간은 상대적이라는 말이죠.

오랫동안 과학자들은 시간은 우주에서 일어나는 사건과는 상관없이 일정하게 흐르는 것이라고 생각했어요. 하지만 아인슈타인의 이론에 따르면, 시간마저도 보는 사람에 따라서 달라지는 상대적인 양이 되어 버린 것입니다. 이는 뉴턴으로 대표되는 고전 물리학의 세계를 완전히 뒤집어 버리는 것이었어요.

아인슈타인은 특수 상대성 이론을 발표하고 얼마 후 'E=mc²'이라는 놀라운 공식을 발표하게 됩니다. 에너지(E)는 물질의 질량(m)에 빛의 속도(c)의 제곱을 곱한 것과 같다는 것이죠. 이에 따르면 빛의 속도를 제곱한 값은 엄청난 크기이기에 질량이 아주 적은 물체도 큰 힘을 낼 수 있지요. 다시 말해 야구공처럼 작은 물체도 속도가 충분히 빠르면 엄청난 힘을 낼 수 있다는 얘기입니다. 이 공식은 발표 당시에는 많은 관심을 받지 못했어요. 질량이 줄어들면서 에너지로 전환될 때 얼마나 어마어마한 양의 에너지를 방출하는지 상상도 하지 못했기 때문이에요. 그러나 시간이 지나 이 이론을 증명하는 물리학자들이 생겨나면서 비극적이게도 이후 원자폭탄 제조에 실마리가 됐죠.

아인슈타인은 특수 상대성 이론을 발표하면서 뛰어난 물리학자로 인정받게 되었어요. 하지만 만족하지 않고 1916년에, 중력이 없는 특수한 경우에만 적용되던 기존 특수 상대성 이론을 어떤 상황에서도 적용할 수 있도록 보완한 '일반 상대성 이론'을 완성하게 됩니다. 일반 상대성 이론은 우주의 비밀을 밝혀낸 놀라운 생각이었어요. 아인슈타인은 중력이 시공간을 휘어지게 한다고 봤죠. 우주 공간은 물질의 중력에 의해 휘어져 있으며, 휘어진 공간을 따라 움직이는 모든 물체는 휘어진 모양대로 움직인다는 주장이에요.

그의 이론은 1919년, 영국인 천문학자 에딩턴이 찍은 일식 사진으로 옳다는 것이 증명됐습니다. 이 일을 계기로 그는 세계 최고 과학자 반열에 올랐죠. 아인슈타인은 다음과 같은 이야기를 하였어요.

"나는 평생 자연의 법칙을 잠깐이라도 제대로 보기 위해 노력했던 것뿐입니다. 진실한 마음으로 우주를 바라본다면 여러분도 우주의 아름다운 조화를 보게 될 것입니다."

[1분 상식] 아인슈타인은 노벨상을 받았나요?

아인슈타인은 1921년 노벨 물리학상을 받았어요. 흔히 ‘아인슈타인’ 하면 떠오르는 것이 ‘상대성 이론’이라 이것으로 상을 받았다고 오해하는 사람이 많아요. 하지만 당시 보수적인 노벨상 위원회에서는 상대성 이론을 인정하지 않았죠. 그래서 주최 측에서는 아인슈타인을 노벨 물리학상 수상자로 선정하면서 주된 업적을 상대성 이론이 아닌 ‘이론 물리학, 특히 광전 효과의 발견에 대한 기여’로 발표했답니다.