『상대성 이론』은 알베르트 아인슈타인이라는 천재가 물리학에 혁명을 일으킨 특수상대성이론, 일반상대성이론을 초등수학만으로도 이해할 수 있도록 설명한 책이다. 상대성이론의 방정식과 그 방정식들의 중요한 해 그리고 시간과 공간의 곡률을 나타내는 일반상대성이론인 아인슈타인의 중력방정식도 쉽게 풀어서 설명해 중력이론을 간단히 이해하는데 도움을 준다.

기초적인 이야기에서 시작해 물질과 에너지가 동일하다는 것, 왜 시간과 길이가 상대적인지에 대해 설명하고 아인슈타인의 중력방정식의 의미와 그것이 왜 가장 간단한 중력이론인지 그리고 아인슈타인의 중력방정식을 쉽게 푸는 방법과 일반상대성이론이 제기한 예측들을 소개하고 있다. 수많은 사고실험을 통해 물리학자들이 어떻게 모델을 만들고 답을 찾아내는지 설명하고 있어 더욱 재미있게 상대성이론을 공부할 수 있도록 도와준다.

제1장 빛, 물질과 에너지
1.1 광선 14
 1.2 상대성이론의 제1법칙 등속직선운동에 절대적인 의미는 없다 15
 1.3 빛의 속도 측정 17
 1.4 상대성이론의 제2법칙 빛의 속도는 불변의 우주상수 20
 1.5 빛보다 빠르다? 21
 1.6 이론 vs 실제 23
 1.7 질량과 관성 24
 1.8 관성과 무게 25
 1.9 에너지 26
 1.10 질량과 운동에너지 28
 1.11 정지질량과 운동에너지 29
 1) 내부운동의 운동에너지 29
 2) 순수한 에너지 30
 1.12 순수한 에너지의 질량 31
 1.13 질량과 에너지의 등가 35
 1.14 정보에는 에너지가 필요하다 36

제2장 빛, 시간, 질량과 길이
2.1 빛과 시간 40
 2.2 감마값 43
 2.3 누구의 시계가 느린가? 47
 2.4 빛, 시간 그리고 길이 48
 1) 속도가 향하는 방향의 길이 48
 2) 속도가 향하는 방향과 그것에 대하 여 수직인 방향의 길이 50
 2.5 ‘같은 시각’이란? 51
 2.6 시간과 물질 54
 2.7 속도의 가법 57

제3장 빛, 전자와 전기
3.1 전하와 속도 62
 3.2 전하와 자석 64
 3.3 전기장과 자기장 66
 3.4 전류에 발생하는 자기장 68
 1)패러데이 역설 70
 2)상대성이론이 해당하지 않으면 인력은 없다 71
 3)상대성이론이 해당하면 인력이 있다 72

제4장 가속과 관성질량
4.0 가속의 도입 76
 4.1 회전운동: 쌍둥이 역설 1 77
 4.2 회전운동: 유클리드 기하학은 아니다 79
 4.3 직선운동 82
 4.4 고유시간과 관성: 쌍둥이 역설 2 85

제5장 관성과 중력
5.0 관성과 무게의 관계 90
 5.1 중력은 힘이 아니다 93
 5.2 중력이 시공간을 굴절시킨다 97
 1) 곡면 98
 2) 휘어진 시공간 100
 5.3 시공간의 곡률 계산 103

제6장 등가원리
6.1 중력과 시간 110
 6.2 휘어진 시공간 속의 고유시간: 쌍둥이 역설3 113
 6.3 휘어진 시공간에서의 직선운동 116
 6.4 완전 구의 중력의 영향을 받는 길이118
 6.5 완전 구 주위의 중력 121
 6.6 중력을 받는 질량 123
 6.7 중력을 받는 빛 124
 6.8 블랙홀의 간략한 소개 127
 6.9 등가원리의 정리 129

제7장 질량의 중력 발생 방법
7.1 고립되어 있는 구름의 중력 132
 7.2 아인슈타인의 중력방정식 135
 7.3 압력의 도입 136
 7.4 속도의 도입 139
 7.5 외부 질량의 도입 141
 7.6 국소적인 시공간과 전체적인 시공간 142
 7.7 아인슈타인의 중력방정식 풀이법 144

제8장 아인슈타인의 중력방정식을 푼다
8.1 운동법칙을 일으키는 중력 150
 8.2 완전 구 안의 중력 152
 8.3 구형 공동의 평평한 시공간 156
 8.4 완전 구 밖의 중력 158
 8.5 슈바르츠실트 엄밀해 161
 8.6 뉴턴의 중력법칙 165

제9장 일반상대성이론의 활용
9.1 블랙홀 170
 9.2 빛의 굴절: 약한 중력 1 173
 9.3 케플러의 법칙 182
 9.4 행성의 궤도가 구부러진다: 약한 중력 2 188
 9.5 블랙홀 부근의 강한 중력 194
 9.6 중력파 198
 9.7 중력에너지는 어디에 있을까? 201
 9.8 우주의 빅뱅 204
 1) 우주의 작은 구형 영역의 질량 206
 2) 우주 규모의 구형 영역의 질량 209
 9.9 진공에너지와 압력 214

제10장 결론
10. 후기 222

제11장 부록
11.1 중요한 수치 226
 11.2 순수한 에너지 정리 227
 11.3 작은 속도의 상대성 231
 11.4 증가하는 질량의 속도가법 정리 233
 11.5 아인슈타인 중력방정식의 텐서 236

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