어렵게만 느끼고 있던 물리학을 좀 더 쉽게 느껴보고 싶은 욕구가 항상 있었다. 물라학은 기초학문 중 가장 접근하기 두려웠던 학문이다. 막연하게 어렵고 나와는 거리가 있다고 느껴왔었는데 아이를 키우면서 과학에 대한 질문을 아이가 할 때면 말문이 막히는 경험을 했기 때문에 이 책을 읽어야겠다고 생각했다. 이 책의 소제목들은 그동안 '들어만 봤던' 이론들로 구성되어 있다. 지동설과 천동설부터 시작하여 상대성 이론까지, 학창시절에 배우긴 했지만 지금 다시 이에 대해 설명하라면 잘 하지 못하는 어려운 이론들에 대해 정말 14살 청소년도 이해할 수 있도록 쉽게 설명해주는 책이다. 아이를 키우는 부모는, 특히 초등학교 고학년의 자녀가 있는 경우는, 반드시 읽어야 하는 책 같다.
그 중 가장 관심을 끌었던 부분은 상대성 이론에 대한 부분이다. 한마디로 서서 보는 세상과 일정한 속도로 달리면서 보는 세상이 어떻게 다른지를 설명하는 이론이며, 아인슈타인이 하늘에서 빛이 휘어진다는 설명과 함께 그동안 역학의 정설로 여겨져 왔던 뉴턴의 역학, 즉 힘은 운동상태를 유지하는 데 필요한 것이 아니라 운동 상태를 변화시키는데 필요한 것이라는 이론이 무너진 것이다. 즉, 아인슈타인이 밝힌 것은 물체에 대해 정지해 있는 사람이 측정한 물리량을 일정한 속도로 달리고 있는 사람이 측정한 물리량으로 변환할 수 있는 변환식을 유도해낸 것이다(그 전에는 서 있는 사람이 측정하든 아주 빠른 속도로 달리고 있는 사람이 측정하든 물리량의 크기가 같다고 하는 뉴턴역학이 정설). 아인슈타인은 이러한 뉴턴 역할을 수정하여 특수 상대성 이론을 제안했다. 아인슈타인은 즉, 정지해 있는 세상이나 일정한 속도로 달리고 있는 세상에서나 같은 물리 법칙이 성립한다는 상대성 원리는 그대로 인정하면서 정지해 있는 세상에서 측정한 물리량과 일정한 속도로 달리고 있는 세상에서 측정한 '물리량' 이 같다는 원칙 대신, '빛의 속력'이 일정하다는 것을 받아들였으며, 빛의 속력이 항상 같기 위해서는 정지해 있을 때나 움직이고 있을 때 질량, 길이,시간과 같은 물리량들이 달라지게 식을 변환한 것이다. 이 변환식을 로런츠 변환식이라고 하며, 이 식이 특수 상대성 이론의 핵심이라고 한다. 우리가 흔히 알고 있는 E=mc2라는 공식을 특수 상대성 이론 중 질량과 에너지에 대해 설명하는 식이다.
뉴턴 역학에서 질량을 물체의 고유한 양으로 보아서 처해 있는 속도에 상관없이 일정하게 유지된다고 하는 것과는 달리, 특수 상대성 이론에 의하면 속력이 빨라지면 질량이 커진다. 물체를 큰 힘으로 밀면 물체의 속력이 빨라져서 운동 에너지가 증가한다. 그러나 속력이 계속 빨라져 세상에서 가장 빠른 속력인 및의 속력에 가까워지면 외부 에너지가 물체의 송력을 증가시키지 않고 이제 물체의 '질량'을 증가시키게 된다. 즉, 물체의 속력이 빛의 속력(=무한대)에 근접하면, 물체의 질량이 무한대로 증가한다. 그래서 물체는 빛보다는 빠른 속력으로 달릴 수 없는 것이다. 만약 빛보다 빠른 속력으로 달리는 물체를 발견하면 이 상대성이론이 뒤집어지고 과학계는 또한번 대변환을 맞이하게 될 것이다. 외부 에너지의 일부는 이렇게 물체의 속력을 증가시키는 데 쓰이고, 일부는 물체의 질량을 증가시킨다. 즉, 에너지는 질량으로도 변하고, 질량은 또 에너지로 변할 수 있다. 이것이 바로 질량과 에너지 사이의 변환 공식이며 E=mc2 즉 큰 에너지(E)는 아주 적은 양의 질량(m)도 빛 속력의 제곱인 아주 큰 값(c의 제곱)에 의해 전환되어 나타난다는 것이다. 예를 들어 쿨안정한 큰 원자들이 분열하여 안정한 작은 원자가 될 때 질량의 일부가 에너지로 바뀌어 이 에너지는 핵발전의 에너지원이 된다. 또한 작은 원자들이 융합하여 더 안정한 큰 원자를 만들 때 질량의 일부가 에너지로 바뀌는데 태양과 같은 별들이 주로 이 에너지를 이용하여 빛난다. 원자 중에는 불안정해서 입자나 전자기파를 방출하고 보다 안정된 상태의 원자로 돌아가는 것들이 있는데 이런 원자들을 방사성 원소라고 하며 방사성 원소가 방사선을 내고 다른 안정한 원소로 바뀌는 바로 그 과정에서 질량의 일부가 에너지로 바뀌게 되는 것이다. 지구의 내부가 아주 뜨거운 이유는 지구 내부에 많은 양의 방사성 원소가 포함되어 있고 그 방사성 원소가 이러한 방사선 에너지를 내놓기 때문이다.