저는 초등학생인 제 아들에게 상대성이론을 쉽게 설명해 주겠다고 약속했습니다. 그래서 몇 달 전에 <초딩도 이해하는 상대성이론>이라는 제목의 책을 출판했습니다.

첫 번째 책에는 수학적인 내용을 일부러 넣지 않았습니다. 수학이라면 겁을 먹고 도망가는 친구들이 있다는 것을 알고 있기 때문이었지요. 물론 E = mc²이란 식이 지나가듯 살짝 등장하기는 했습니다만 왜 이런 식이 나오는지에 대한 설명은 전혀 없었습니다.

그러자 E = mc²이란 식이 어떻게 유도되었는지 알고 싶다는 요청이 여기저기서 들어왔습니다. 저는 사실 이런 요청이 들어오길 은근히 기다리고 있었습니다.

상대성이론을 이해하고 나서, E = mc²에 대한 궁금증이 없다면 무척 이상한 일이라고 생각했습니다. 그래서 저는 이에 관해서도 기꺼이 책을 써주겠다고 약속했습니다. 당연히 두 번째 책은 수학적인 내용이 들어갑니다.

E = mc²은 제가 ‘엉뚱한 청년’이라고 부르는 아인슈타인이 발견했고, 과학에서 가장 유명한 방정식입니다. 모두가 한 번쯤 보았거나 들은 적이 있는 식이지만 그 유도과정을 제대로 아는 사람을 발견하기는 쉽지 않습니다.

당연히 물리학을 전공한 분들은 알고 있습니다. 그런데 그분들께 듣는 설명은 너무 어려워서 어른인 저도 이해하기가 어려웠습니다.

저는 늘 초등학생을 닮고 싶었습니다. 초등학생들이 가진 호기심과 순수함이 늘 부럽기 때문입니다. 저와 초등학생 친구들이 이해할 수 있게 E = mc²을 쉽게 설명할 수는 없을까요?

저는 해답을 찾기 위해 많은 책을 뒤지고, 인터넷에서 자료를 찾아보았습니다. 하지만 어느 정도 도움은 되었지만 늘 뭔가 부족함을 느끼고 있었습니다.

강력한 호기심이 있는데 아무리 자료를 찾아보고 주변에 도움을 요청해도 만족할 만한 답을 얻지 못할 때 여러분은 어떻게 하나요?

그럴 땐 포기하지 말고 자신을 믿고 스스로 상상여행을 떠나 보아야 합니다. 저는 이 사실을 어린 아인슈타인에게서 배웠습니다.

아인슈타인은 어린 시절 얻은 호기심을 혼자 갖고 놀기를 좋아했습니다. 그리고 평생에 걸쳐 그 호기심을 풀기 위해 즐겁게 노력했습니다.

어린 아인슈타인은 나이가 어려도, 지식이 부족해도 끊임없이 파고들면 누구든지 위대한 발견을 할 수 있다는 것을 우리에게 보여주었습니다.

저는 어린 아인슈타인으로부터 큰 감동을 받았습니다. 그리고 지금도 어디엔가 어린 아인슈타인들이 많이 있을 거라는 생각이 들었습니다. 그리고 그런 어린 친구들을 응원하고 싶었습니다. 그래서 뜻이 맞는 사람들과 함께 ‘호기심을 푸는 대학교, 큐니버시티’를 만들었습니다.

이 책은 저와 큐니버시티가 어린 아인슈타인들을 응원하는 두 번째 선물입니다.

저는 어린 아인슈타인으로부터 용기도 얻었습니다. 그리고 E = mc²을 쉽게 설명하는 방법을 찾기 위해 또 한 번 상상여행을 떠나보기로 했습니다.

E = mc²을 이해하기 위해서는 중학교에서 배우는 수학이 많이 들어갑니다. 중학교에서 배우는 수학을 초등학생들이 자연스럽게 이해할 수 있도록 하는 것이 저의 첫 번째 과제였지요. 그리고 초등하교 저학년이 초등학교 고학년 수학을 자연스럽게 이해하게 하는 것도 중요한 과제였습니다.

두 번째 과제는 꼭 필요한 과학 용어를 쉽게 설명하기 위해 아이디어를 찾아내는 일이었습니다.

과연 저는 만족할 만한 성과를 갖고 돌아왔을까요?

초등학생들이 과연 아인슈타인이 발견한 E = mc²의 비밀을 이해할 수 있게 될까요?

이제부터 아무것도 배우지 않은 어린아이처럼 머리에 든 지식을 모두 내려놓고 영화를 보는 듯 저와 함께 상상의 세계로 빠져보시길 바랍니다.

어린 친구들은 물론이고 어른들도 이 책을 읽고 생각의 틀에서 해방되는 기쁨을 마음껏 맛보기를 바랍니다.

또 이 책이 어린 친구들의 마음에 과학에 대한 강렬한 호기심을 불 지피는 계기가 되기를 바라고, 어른들에게도 과학과 우주탐구에 대한 열정을 갖는 계기가 되면 좋겠습니다.


2018년 11월,

알면 알수록 모르는 것이 늘어나는 저스틴의 아빠
스티븐 최

프롤로그

I. 어느 날 만난 두 꼬마 이야기

II. E = mc²을 알면 일어나는 일

III. E = mc²을 위한 수학 기초
유딩도 아는 나눗셈과 분수 개념
절반을 표현하는 방법
초딩도 공감하는 잉크절약의 법칙
나눈 것들을 합치면?

IV. 에너지 가족의 자기소개
질량 m
광속 c
에너지 E
E, m, c 가족 관계

V. 에너지에 관한 생각게임
위치에너지
일과 에너지
질량이 일정하고 속도만 변할 때의 힘과 위치에너지
질량이 일정하고 속도만 변할 때의 힘과 운동에너지
에너지의 변환과 이동
속도가 일정하고 질량만 변할 때의 힘과 운동에너지
이상해요! 두 가지의 운동에너지

VI. 광자와 질량에 관한 생각게임
광자란 무엇일까요?
광자를 잡아볼까요?
초딩도 유도하는 E = mc²
질량이란 무엇일까요?
바지를 가위로 자르는 영희 이야기

VII. E = mc²의 놀라운 비밀

VIII. E = mc²이 우리에게 말하는 것

에필로그
추천 연구주제
독자후기