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평소에 아인슈타인의 일반성상대성 이론과 양자역학과 같은 현대 물리에 대해 많이 들었다. 하지만 그 현상과 원리에 대해서는 자세하게 이해를 하지 못했다. 빛의 속도가 제한 되면 왜 시간이 느려지고, 정확히 어떤 일이 일어나기를 예상하고 추측하는 것은 어려웠다. 왜냐하면 그 현상은 우리가 살고 있는 현실에서는 발견하기 힘든 일이기 때문이다. 과학자들이 노력을 하여 찾으려고 한다면 찾을 수 있다고 이 책은 말하고 있다. 탐킨슨씨와 대학교수가 등장하여 탐킨슨씨가 꿈에 겪은 아인슈타인의 이론들에 대해 대학교수가 설명을 덧붙여 설명하는 구조가 이론을 이해하는데 많이 도움 되었다. 이 책의 첫 장에서 탐킨슨씨는 대학강의에 참석하지만, 대학교수의 말에 도저히 이해를 못한 나머지 잠을 자고 만다. 그리고 그 꿈속에서 탐킨슨씨는 빛의 속도가 느린도시를 가게 되고 직접 주위에서 상대성 이론에 관한 경험을 하게 된다. 그가 길가에 서있을 때 한 남자가 자전거를 타고 지나갔다. 거의 모습은 납작한 그림 카드 같았다. 그가 더 서두르자 그의 모습은 더 납작하게 보였다. 그래서 탐킨슨씨는 자전거를 타고 그를 쫒아 갔다. 그가 자전거에 속력을 올리자 주위에 사물들이 납작해졌다. 바로 상대성이론이다. 그가 빨라지면서 마치 주위 물체들이 빨라지게 되는 효과가 생긴 것이다. 탐킨슨씨가 그 남자를 쫒아갔을 때 그의 모습은 정상과 같았다. 왜냐하면 탐킨슨씨의 속도와 자전거를 탄 남자의 속도가 같았기 때문이다. 더 놀라운 것은 그가 우체국을 가기위해서는 자전거를 타고 족히 30분은 걸리는 거리였는데 자신의 시계는 고작 5분을 지났음을 가르키는 것이였다. 바로 속도가 빨라지면서 시간이 느리게 가는 것이 다. 다른 입장에서 본다면 거리가 짧아진 것이다. 그리고 그러한 효과로 인해 그 도시에는 다양한 신기한일이 많이 일어났다. 기차를 타고 여행을 다녀 온 여행객들은 상대성 이론으로 인해 나이를 덜 먹은 것이다. 그래서 기차를 타고 이리저리 여행을 많이 다닌 사람들은 같은 나이인데도 훨씬 젊게 보이는 현상이 생기는 것이다. 더욱이 빛이 최대한계 속도를 가지고 있는 것으로 인해 같은 관성계에서 서로 다른 시간에 일어난 일들이 다른 관성계에서는 다른 장소에서 일어 났다고 볼 수도 있다. 예를 들면 기차에 있던 승객의 기차 식당칸에서 식사를 한 후 차를 마셨다고 하자. 하지만 기차를 타고 있지 않았던 사람의 입장에서는 기차에서 식사를 한 것과 차를 마셨던 장소는 확연히 다른 곳에서 일어난 일이다. 식사를 할 때는 분명히 부산에서 일어난 일이라면 차는 대구에서 마신것과 같은 이치이기 때문이다. 이 책을 읽으면서 가장 놀라웠던 것은 아인슈타인의 상상이였다. 그는 우주선이 가속할때의 현상과 지구에서 일어나는 중력가속도에 의한 현상을 동일하게 생각한 것이다.
탐킨슨씨는 다시 꿈속에서 대학교수와 양자세계를 여행하게 된다. 현실세계의 양자상수(플랑크상수)는 아주 작아서 현실세계에 영향을 주지 않아 우리가 직접 경험 할 수가 없다. 하지만 양자상수가 상대적으로 큰 원자 또는 원자핵에서는 이야기가 달라진다. 탐킨슨씨와 대학교수는 코끼리를 타고 양자정글로 향한다. 그 정글에서 맹수를 만나게 되는데 맹수들은 한두마리가 아니였다. 이리저리 불확정하게 움직였기 때문이다. 하지만 그렇게 많이 보이는 맹수는 단 한 마리라고 대학교수는 말했다. 왜냐하면 드브로이의 불확정성의 원리에 의해 위치불확정이 작아지면 작아질수록 운동량의 불확정이 커지기 때문에 에너지가 많아진다. 반대로 운동량의 불확정이 작아지면 위치를 알 수가 없기 때문이다. 탐킨슨씨는 그 맹수를 잡기위해 총을 쏜다. 하지만 그는 정확히 맞출려고 시도를 하나 대학교수는 사방에 아무곳이나 쏘라고 한다. 바로 확률이다. 양자의 세계에서는 정확한 위치가 존재하지 않는다. 단지 확률과의 싸움이다. 그는 30여발의 총탄을 쏘고야 그 맹수를 죽일 수 있었다. 정확하게 맞추기 보다는 많은 시도를 하여 야지 결과가 일어난다는 것이다.
핵분열에 관한 내용도 나에겐 흥미진진했다. 나무 조각가가 양성자 중성자를 눈에 보이게 설명 했기 때문에 이해가 쉬웠다. 평소에 핵분열, 핵융합에 대한 많은 것을 들었지만 그 자세한 원리는 알 수 가 없었다. 원자핵이 무거운 물질들은 분열을 일으키려고 한다. 이것이 내가 배운 반감기의 원리다. 또한 그로 인해 이 세상에서 제한된 원소만 있다고 한다. 양성자 중성자가 수천 수만 수억 가지의 경우의 수를 만들 수 있지만 현실의 원소의 수는 고작 100개를 조금 더 넘는다. 이것은 원자핵이 더 커질 수 없고, 분열을 일으키기 때문이다. 원자핵속에서 알파입자는 원자핵의 포텐셜 장벽 때문에 나오지를 못한다. 하지만 양자역학적인 측면에서 그 입자는 포텐셜에너지보다 작은 에너지를 가지고 있지만 포텐셜장벽을 확률 적으로 넘을 수 있다. 그래서 양성자 2개, 중성자 2개로 이루어진 알파입자는 원자핵에서 나올 수 있고, 원자핵이 붕괴가 일어난다. 또한 역으로 양성자가 원자핵으로 들어 갈 수도 있다. 원자핵에 있는 양성자와 외부에서 들어오는 양성자는 거리가 가까워질수록 큰 전자기적 반발력을 가지지만 매우 가까워지면 핵력이 작용하여 외부 양성자는 원자핵으로 흡수 될 수 있다. 하지만 꼭 양성자는 핵력이 미치는 영역까지의 에너지가 필요하지는 않다. 왜냐하면 이것 또한 양자역학의 관점에서의 확률이다. 외부 양성자가 원자핵의 포텐셜 장벽을 넘을 만한 에너지를 갖지 않더라도 수억번의 시도에 의해 원자내부로 흡입 될 수 있다는 것이다.
헝가리의 물리학자 수소 폭탄의 아버지의 강연도 인상 깊었다. 핵분열의 반대로 핵융합 또한 큰 에너지를 만들어 낸다는 사실이다. 하지만 핵융합은 방사능 물질을 방출하지 않는다는 이점이 있지만 고온이 필요하다. 그 이유는 가벼운 두 원자핵이 핵융합을 하기위해서는 서로가 가지는 전자기적 반발력을 극복해야 하기 때문이다. 고온의 상황에서 두 가벼운 원자핵은 전자기적 반발력을 쉽게 극복 할 수 있다고 한다. 그래서 수소폭탄 설계 시 고온을 제공하기 위해 원자폭탄을 쓴다.
이 책을 읽고 난후 자세한 물리적 원리에 대해서는 이해를 못했지만, 쉽게 눈앞에 원리를 그림으로 그릴 수 있다는게 이 책의 이점이였다. 양자역학과 아인슈타인의 상대성 이론이 물리학자들에게만 통용되는 학문이 아니고, 대학생들도 쉽게 받아질 수 있는 이론임을 알게되었고 물리학에 대한 관심이 한층 더 높아진것같다.