박종진
거기서 그치지 않고 10년 후 아인슈타인은 '일반상대성이론'을 연달아 발표했다. 지금부터 100년쯤 전의 일이다. 그는 인류 최초로 시간과 공간이 일정하지 않다는 엉뚱하고도 놀라운 생각을 했다. 21세기 현대를 사는 우리도 시간은 언제 어디서나 일정하게 흐르고 공간 역시 의심해 본 적이 없는데 과학 기술 수준과 측정 도구가 열악했던 그 시절, 시간과 공간에 대해 색다른 생각을 했다는 사실 자체가 바로 기적이었다.
아인슈타인은 자신이 원했던 직업인 강단에 설 수 없게 되자 친구 아버지의 도움으로 스위스 특허청 심사관으로 낙하산 취직을 했다. 그는 스물두 살 되던 해에 자기가 태어난 독일 국적을 포기하고 스위스 시민권을 받았는데 유대인인 데다 반전주의자였던 아인슈타인은 인종 차별이 심한 독일을 떠나 스위스인이 되었다.
국가 공무원은 예나 지금이나 양의 동서를 떠나 쉽고 편안한 직업이었기 때문에 특허청 일을 하면서 자신의 연구를 계속할 시간적 여유가 넉넉했다. 국적을 바꾸고 특허청에서 일을 시작한 지 3년 후 그는 여러 편의 논문을 발표하여 세간의 이목을 끌기 시작했다.
빛을 금속 표면에 비추면 전자가 튀어나온다는 광전효과를 설명하기 위해서 아인슈타인은 광양자가설을 발표했다. 다시 말해서 빛은 입자라는 뜻인데 당시 파동 쪽으로 기울던 빛이 사실은 입자이면서 파동의 성질도 갖는다는 빛의 이중성을 확립했다. 아인슈타인이 빛은 입자라고 정의한 시점부터 양자역학이 시작되었다고 해도 과언이 아니다. 그렇게 양자역학 시대의 문을 활짝 열어젖히고도 그는 평생 양자역학을 주장하는 과학자들과 큰 의견 차이를 보였다.
시간은 속도와 관계가 있다는 특수상대성이론의 원래 논문 제목은 '움직이는 물체의 전기동역학에 관하여'인데 빛의 속도는 어떤 조건에서도 항상 일정하다는 이론을 전제로 한다. 물체의 움직이는 속도가 빠를수록 시간은 천천히 흐르는 현상을 말한다. 상대적이라고 하면 때에 따라 아닐 수도 있다는 염려 때문에 정작 그는 상대성이란 단어 사용을 싫어했다고 한다.
아인슈타인은 에너지와 질량이 같다고 생각했다. 그 유명한 E=mc²인데 아무리 적은 질량(m)의 변화도 빛의 속도의 제곱(c²)이 곱해지므로 거기서 나오는 에너지(E)는 엄청나게 된다. 바로 핵폭탄의 비밀이고 항성이 엄청난 빛과 열을 내는 이유다.
죽을 때까지 양자역학을 받아들이지 않던 아인슈타인이었지만, 이상과 같은 논문을 1905년 한 해에 발표했기 때문에 1905년을 '기적의 해'라고 부른다. (작가)
박종진