책머리에<br/>추천의 글<br/><br/><b>Chapter 1<br/>움직이는 상자 안의 생명체</b><br/>1 한숨 자는 동안 수십 년이 흘러가다 | 2 더 이상 본모습을 감추기 곤란해진 시간 | 3 상자 안에 넣어져 우주를 다녀온 생명체 | 4 서로 상대방이 더 젊다고 주장하는 쌍둥이들 | 5 광속으로 달리면 시간이 정지한다 | 6 한날한시 태어난 쌍둥이가 8살 차이가 나다 | 7 쌍둥이 동생보다 4.8살이 젊은 쌍둥이 언니 | 8 코웃음 치는 과학자<br/><br/><b>Chapter 2<br/>우주의 거대한 벽시계 뉴턴의 시공간</b><br/>1 어딘가에 붙박혀 있는 공간 | 2 온 우주를 휘감아 흐르는 거대한 시간의 강물 | 3 우주를 우주 밖에 나가 바라보다 | 4 ‘보편적 시간’이 거대한 강처럼 흐르는 우주 | 5 광대해지는 우주 앞에서도 고정관념에 집착하다<br/><br/><b>Chapter 3<br/>비껴가는 화살들 아인슈타인의 시공간</b><br/>1 아인슈타인이 붙잡은 속도의 문제 | 2 영감이 번득이던 청년 과학자 | 3 우주 만물 각자가 스스로 우주의 중심에 서다 | 4 아인슈타인의 시간은 별마다 다르다 | 5 시간이 시간을 비껴가다 | 6 광속으로 날아가는 우주선은 평면원이 된다 | 7 쌍둥이들의 활동 무대는 아인슈타인의 시공간<br/><br/><b>Chapter 4<br/>스쳐가는 공간을 느껴 보려 하다</b><br/>1 절대 공간을 검측하려는 29세의 과학자 | 2 작은 지구의 불빛이 우주 공간에 퍼져 나가다 | 3 생활주변에서 찾아낸 실험의 원리 | 4 실험의 최종 결과는 실망스러운 것이었다 | 5 아무리 움직여도 움직였다는 느낌이 없다 | 6 이유를 찾아내려는 과학자들 | 7 아인슈타인의 정답<br/><br/><b>Chapter 5<br/>빛이 만들어 내는 시공간의 형상</b><br/>1 매우 흥미로운 탐구 대상 | 2 태양이 순간적으로 사라진다면 | 3 빛을 통해서 우주를 안다 | 4 빛이 파동이었음을 발견한 과학자 | 5 두 명의 거인이 퍼져 나가는 빛을 바라보다<br/><br/><b>Chapter 6<br/>시간대 공간의 비례상수 공간율</b><br/>1 광원의 입장에서 광속은 변할 수 없다 | 2 관측자의 입장에서 광속은 변할 수 없다 | 3 광속이 불변인 것은 공간율이 하나이기 때문이다 | 4 공간율 측정의 정밀함의 끝<br/><br/><b>Chapter 7<br/>모든 일은 회항의 순간에 벌어졌다</b><br/>1 쌍둥이들의 시공간은 서로 전혀 다른 시공간 | 2 회항의 순간에 시간이 건너뛴다 | 3 재회하는 쌍둥이 자매 | 4 시간여행의 끝 | 5 우주의 쌍방성을 보여 주는 쌍둥이들<br/><br/><b>Chapter 8<br/>쌍둥이의 눈으로 우주를 보다</b><br/>1 팽창하는 우주 | 2 없었던 시간이 생기고 없었던 공간이 생기다 | 3 빅뱅은 안으로 팽창하는 폭발 | 4 시간이 생겨나는 곳과 머물러 있는 곳 | 5 공간은 정지해 있지 않다 | 6 눈에 보이지 않는 우주의 동심구들 | 7 눈에 보이는 우주의 동심체들 | 8 모든 물체 각자가 스스로 우주의 중심에 있다<br/><br/><b>Chapter 9<br/>우주의 중심과 변방</b><br/>1 쌍둥이들이 빅뱅을 지켜보다 | 2 크게 엇갈리는 시간 | 3 전혀 다른 공간의 해석 | 4 앤의 우주와 베티의 우주<br/><br/><b>Chapter 10<br/>우주의 형상도가 그려지다</b><br/>1 인간은 우주 밖으로 나갈 수 없다 | 2 우주의 형상을 그리다 | 3 태양계, 별, 은하계, 그리고 우주는 얼마나 큰가 | 4 빅뱅의 증거가 된 우주배경복사 | 5 우주가 생긴 이래 한 번도 멈추지 않은 태초의 빛 | 6 69억 광년의 거리를 날아오다 | 7 우주배경복사의 과거 현재 미래<br/><br/><b>| 부록 |<br/>시공간에서 벌어지는 이상한 일들</b><br/>1 달리는 것은 홀쭉해진다 | 2 길이 수축의 진정한 의미 | 3 시간 지연으로 수명이 10배 늘어나다 | 4 동시간은 존재하지 않는다 | 5 교차하는 두 기차엔 동시간이 없다 | 6 아인슈타인의 날아가는 방 | 7 번개 치는 밤의 이야기 | 8 전자파의 끝없는 변신 | 9 명목상의 시간 지연율과 명목상의 시간 가속률 | 10 속도에 속도를 더할 수 없다 | 11 유체 속에서의 이동 속도 | 참고한 책 자료들

이 책의 공동 저자이신 이광수 선생님과 인연을 맺게 된 것은 월간잡지 『휴플러스』를 통해서였다. 선생님은 『휴플러스』에 ‘시간여행’에 관한 글을 연재하는 필자였고 나는 편집 담당자였다. 『휴플러스』는 휴식과 웰빙을 콘셉트로 하는 잡지였기 때문에 처음에는 딱딱한 물리학 이야기가 이 잡지에 어울릴까 고민했었다. 그러나 회를 거듭할수록 선생님의 연재가 가벼운 읽을거리 일색이던 잡지에 균형을 잡아주는 역할을 해준다는 것을 알게 되었다. 그리고 무엇보다 나 자신이 애독자가 되어 매달 한 번씩 선생님의 글이 이끄는 대로 시간여행이란 오묘한 물리학의 세계를 탐구하는 여행자가 되었고 다음 회의 연재를 애타게 기다리게 되었다. 2014년 개봉되어 국내에서도 1000만 관객을 모은 바 있는 SF영화 『인터스텔라』. 상대성 이론을 바탕으로 한 영화라고 하여 젊은이들이 상대성 이론을 공부한다고 법석이었을 때 나는 영화를 보면서 미소 지을 수 있었다. 바로 선생님의 연재를 통해 상대성 이론을 얕게나마 이해하고 있었기 때문이다. 그 원고를 정리하여 펴낸 책이 바로 『쌍둥이 패러독스』다.

『쌍둥이 패러독스』는 이처럼 현대 물리학의 새로운 패러다임을 제시한 천재 물리학자 아인슈타인의 상대성 이론을 쉽게 풀어 쓴 입문서다. 국내에만도 상대성 이론에 관한 책이 해마다 수십 종씩 발행되고 있지만 이 책만큼 재미있게 술술 읽히는 책은 아직 보지 못했다. 세상에는 어려운 과학 이론을 대중들이 이해하기 쉽게 전달하는 책들이 적지 않은데 그 무엇과 견주어도 결코 뒤지지 않는 책이라 생각된다. 그것은 방정식이나 수식은 되도록 피하고 그림을 많이 사용하며 중요한 인물이나 용어는 별도로 박스를 만들어 자세히 설명하는 등 독자를 배려하는 필자의 노력이 그만큼 세심하기 때문이다. 또한 상대성 이론에 관한 필자의 사유가 그만큼 치열했다는 의미이기도 하다.
『쌍둥이 패러독스』는 이 우주를 지배하고 있는 불변의 법칙이나 진리에 목말라 있는 사람이 읽어도 좋고 상대성 이론이나 시간여행에 대해서 호기심을 갖고 있는 청소년들이 읽어도 좋은 책이다. 현대 물리학에 대한 폭넓은 이해와 지식 습득은 물론 신과 우주, 인생에 대한 이해와 상상의 폭도 넓힐 수 있다.
이광수 선생님은 독실한 크리스천으로서 성실하고 겸손한 아우라를 지니신 분이다. 연재 당시 한 번도 마감기일을 어겨본 적이 없었고 늘 마감일보다 일주일 먼저 원고를 보내주셨다. 이런 성실함으로 한 땀 한 땀 장인이 명품을 바느질하듯 집필한 책임을 알기에 더욱 소중하게 여겨진다. 부자가 공동으로 작업한 책이어서 더 의미 깊고, 부러운 마음을 금할 수 없다. 장성한 아들이 아버지와 같은 분야를 탐구하는 것은 흔한 일이 아니기 때문이다. 선생님은 아인슈타인과 여러 모로 공통점을 지니고 있는 분이다. 한때 공무원이었다는 이력이 그렇고 낮에는 직장에서 일하고 밤에는 물리학을 연구한 주경야독파라는 점도 그렇다. 그런 선생님이 쓰신 상대성 이론 입문서여서 더욱 흥미롭다.

‘쌍둥이 패러독스’는 과학자들이 상대성 이론을 설명할 때 즐겨 인용하는 수수께끼다. 일반인들이 상대성 이론을 어렵게 생각하는 것은 시공에 관한 우리의 인식이 ‘절대 시간’과 ‘절대 공간’이라는 고전 물리학적 관점에 사로잡혀 있기 때문이다. 우리는 그동안 이 우주에는 중심이 있으며, 시간은 우주 어디에서나 동일하게 흐르는 것이라고 생각하면서 살아왔다. 이런 절대 시간과 절대 공간을 부정하는 상대성 이론에 대해 어리둥절해 하는 것은 어찌 보면 당연한 일이다. 그래서 과학자들은 상대성 이론을 이해시키기 위해서 기존 인식을 흔들어놓을 이야기가 필요했고, 그 중의 하나가 ‘쌍둥이 패러독스’라 할 수 있다. 이 책 『쌍둥이 패러독스』 역시 이 수수께끼 같은 문제를 길잡이 삼아 상대성 이론을 풀어 나가고 있으며, 저자가 책 속으로 닦아놓은 길을 따르기만 하면 독자들이 쉽게 상대성 이론을 이해할 수 있도록 구성되어 있다.

상대성 이론은 물리학계는 물론 20세기의 철학·사상계에도 지대한 영향을 끼친 이론이다. 그래서일까. 이 책을 읽고 있으면 신기하게도 신과 인생의 문제로 생각이 움직이며 인생에 대한 사유가 깊어지는 것을 느낄 수 있다. 상대성 이론이 이 우주 어디서나 통용되는 법칙이 확실하다면, 그것은 곧 이 우주를 창조한 신의 마음, 신의 설계도라는 의미이기 때문이다. 크리스천인 저자가 상대성 이론 탐구에 매진해 온 까닭도 여기 있는 것이 아닐까.
저자는 이 책에서 상대성 이론의 핵심으로 ‘국소 시간 체계’와 ‘각자 중심의 우주’라는 명제를 제시하고 있다. 국소 시간 체계란 절대 시간 체계를 부정하는 명제이고 각자 중심의 우주란 절대 공간 체계를 부정하는 명제이다. 모든 개체는 각자가 우주의 중심이며, 시간 또한 각자 다르게 흐른다는 것이다. 이는 우리 인간에게도 그대로 적용될 수 있는 명제라 할 수 있다.
인간 개개인은 각자가 자기 우주의 주인공들로서 시간 또한 각자에게 개별적으로 흐른다. 청년기의 시간은 느리게 가고 노년기의 시간은 빨리 가며 즐거운 일을 할 때의 시간은 빨리 가고 고통을 당하고 있을 때의 시간은 느리게 간다. 운명이나 소명 같은 날 때부터 부여된 절대적인 삶의 목적은 우주 어디에도 없다. 내 인생의 목표는 나 스스로가 정하는 것이고, 그 실현을 위해 노력하는 것도 성공 여부도 모두 나에게 달려 있다. 나를 대신해줄 수 있는 그 누구도 이 우주에는 존재하지 않는다. 그렇다면 각자가 보다 확고한 주인의식과 책임의식을 갖고 인생을 살아가야 한다는 결론에 이르게 된다. 이것이 『쌍둥이 패러독스』를 특히 자아 정체성을 확립하는 시기의 청소년들에게 권하고 싶은 까닭이다.
백영건 (『휴플러스』전 편집장)