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일반 상대성 이론은 미분 기하학에 기반을 두고 있으며, 텐서 계산과 같이 난이도가 높은 수학적 계산을 필요로 한다. 본 논문에서는 일반 상대성 이론 학습자들이 수학적 계산의 어려움에 매몰되어 상대론에서 이야기하고자 하는 직관적 개념에 정작 집중하지 못하게 되는 상황에 대해서 문제를 제기한다. 이러한 상황을 개선하기 위해, 맥시마(...

일반 상대성 이론은 미분 기하학에 기반을 두고 있으며, 텐서 계산과 같이 난이도가 높은 수학적 계산을 필요로 한다. 본 논문에서는 일반 상대성 이론 학습자들이 수학적 계산의 어려움에 매몰되어 상대론에서 이야기하고자 하는 직관적 개념에 정작 집중하지 못하게 되는 상황에 대해서 문제를 제기한다. 이러한 상황을 개선하기 위해, 맥시마(Maxima), 메이플(Maple) 및 매스매티카(Mathematica) 등 세 가지 종류의 컴퓨터 대수 시스템(Computer Algebra System; CAS)을 활용하여, 일반 상대성 이론에서 필요한 다양한 텐서의 계산뿐만 아니라, 변분법을 사용한 장방정식의 유도를 간편하게 수행할 수 있다는 것을 보이고자 한다. 본 연구는 과학적 연구에 수학적 도구를 효과적으로 활용하는 하나의 매뉴얼을 제공함으로써, 복잡한 수학 계산에서 벗어나 물리에 대한 근본적인 이해에 집중할 수 있도록 하고자 한다. 본 연구는 컴퓨터 대수 시스템(Computer Algebra System; CAS)을 도구로 사용함으로써 예비 교사들이 일반 상대성 이론을 학습하는 과정에서 직면하게 되는 계산상의 진입장벽을 없애주고, 일반 상대성 이론의 핵심적인 관점에 좀 더 집중할 수 있도록 도움을 줄 수 있을 것이다.