아름다운 그림과 함께 하는 물리학 여행

 

《한 권의 물리학》은 상상력을 일깨우는 250가지 물리학 화두를 담고 있습니다. 시대의 흐름을 바꾼 물리 이론과 사상가를 비롯하여, 주변에서 늘 볼 수 있지만 생각하지 못했던 원리나 철학적 소재까지도 다룹니다. 소재마다 몇 분이면 소화할 만큼 분량을 한 페이지로 짧게 줄이고, 시간순으로 아름다운 그림과 함께 흥미를 돋우도록 구성했습니다.

이 한 권으로 과학을 전공하는 사람뿐만 아니라, 누구나 어려운 공식 없이 재미있는 이야기를 통해 지식의 토양이 되는 물리학을 즐기고, 생각의 틀을 확장할 수 있습니다. 우주의 탄생인 빅뱅부터 미래의 양자 부활까지 망라하여 암흑에너지, 평행우주, 도플러 효과, 신의 입자, 맥스웰의 악령 등 매력적인 주제를 마치 보물찾기 놀이를 하듯이 종횡무진 누비며 즐겨봅시다.

세상을 이해하는 기초과학, 물리

\"세상에서 가장 불가사의한 일은 이 세상을 이해할 수 있다는 것이다.\" - 아인슈타인

그렇습니다. 현재 우리는 복잡한 수학공식과 물리법칙 몇 가지로 풀이되는 세상에 살고 있습니다. 아무리 기이한 천문현상이라도 과학자들은 과학 이론으로 설명해냅니다. 비록 그럴듯한 해석을 내놓기까지 몇 년이 걸릴지라도 말입이다.

물리학은 우리 주위를 둘러싼 세상과 우리 안의 세상, 그리고 저 너머에 있는 세상을 이해하는 데 필수이며, 과학의 기초입니다. 물리학은 인간의 상상력을 자극해 상대성 이론이나 끈 이론과 같은 개념을 이끌어내고, 컴퓨터나 레이저와 같은 발명을 유도하여 우리의 삶을 변화시킵니다. 이뿐만 아니라, 철학적 사고가 막다른 골목에서 돌파구를 마련할 희망의 불씨가 되는 학문이 바로 물리학입니다.

물리학의 흐름과 세상을 바꾼 아이디어를 한눈에 읽다.

\"시간 여행이 가능할까?\"
\"인류는 언제 '달의 뒷면'에 첫 걸음을 디뎠을까?\"
\"우리가 실제로 영화 '매트릭스'와 같은 세상에서 살게 될까?\"

이 책은 어렵고 전문적인 논문이 아니라, 과학이나 수학을 공부하는 학생과 물리학에 관심이 많은 일반인이 즐길 수 있는 교양 백과입니다. 또한, 과학을 전공하지 않더라도 세상을 이해하는 기초 학문인 물리와 친숙해지는 데 도움이 됩니다.

이 책은 물리학의 신비에 대한 경외감을 이 한 권에 꾹꾹 눌러 담는다는 심정으로 250가지 굵직한 사건들을 신중하게 추려냈습니다. 모르긴 몰라도 역사적 중요성이 크거나 물리학과 사회, 혹은 인간 사상에 큰 영향을 미친 사건들은 거의 다 챙기고 있습니다. 어떤 이야기는 실감 나게 피부에 와 닿으면서 재미있기까지 합니다.

각 이야기의 분량은 그리 많지 않고, 길어야 몇 단락입니다. 따라서 독자들은 구구절절하고 어려운 문장의 홍수 속에서 헤맬 필요 없이 한 주제에만 집중할 수 있습니다. 인간이 언제 달의 뒷면을 처음 보게 되었는지 알고 싶은가요? 그렇다면 바로 ‘달의 뒷면’ 페이지를 펼치면 됩니다. 고대 바그다드 배터리와 블랙 다이아몬드가 무엇인지 궁금한가요? 그렇다면 해당 페이지를 찾아 부담 없이 읽고, 또 생각이 이어지는 대로 자연스럽게 다른 이야기로 옮겨갑시다. 한 페이지로 간결하게 풀어 쓴 설명과 아름다운 그림을 통해 재미있게 읽을 수 있습니다.

이 책을 읽는 방법

이 책에서 관심 있는 주제를 찾아 읽을 때는 목차를 십분 활용하기 바랍니다. 이야기가 연대순으로 나열되어 있어서 원하는 주제가 예상치 못한 순서에 있을지도 모르기 때문입니다. 예를 들어, 양자역학은 너무 방대한 까닭에 달랑 한 페이지로 압축할 수 없었습니다. 하지만 그 대신에 흑체복사 법칙, 슈뢰딩거의 파동 방정식, 슈뢰딩거의 고양이, 평행우주, 보스-아인슈타인 응축, 파울리의 배타 원리, 양자 전송 등의 이야기를 퍼즐 조각처럼 하나씩 찾아 읽고 종합하면 양자역학이라는 큰 그림을 그릴 수 있을 것입니다.

끝으로 이 책의 저자는 다음과 같은 말을 남겼습니다.
\"물리학은 상상력의 한계가 어디인지, 우주가 어떻게 돌아가는지, 우리가 집이라고 부르는 이 광대한 시공간에서 우리는 어디쯤 있는지에 대한 끊임 없는 호기심을 길러준다.\"

"'한 권의 물리학'은 독자에게 스릴 넘치는 물리학의 역사를 빠른 속도로 안내한다. 고대인이 개발한 혁신적 도구로 시작하여 가장 먼 미래의 우주에 대한 추측으로 끝난다. 풍부한 그림과 함께 매혹적인 이야기가 자연 세계의 신비를 드러내어 우리 마음에 양식을 제공한다. 실리 퍼티부터 끈 이론까지 모든 것에 대한 이 매력적인 연대기는 과학의 즐거움을 담은 결정체이다!" - 폴 핼펀(Paul Halpern, 《Collider》, 《What’s Science Ever Done for Us?》의 저자)

 

"픽오버는 우리가 아는 세상 너머의 영역까지 심사숙고하게 한다." - 뉴욕 타임즈(The New York Times)

 

"클리퍼드 픽오버는 오늘날 세계에서 가장 창의적이고 독창적인 사람의 하나이다." - Journal of Recreational Mathematics

 

"이 책을 보는 누구나 생각의 틀을 확장할 수 있다." - 아서 C. 클라크(Arthur C. Clarke, 영국의 SF 문학 작가)

서문
감사의 글

기원전 137억 년 빅뱅
기원전 30억 년 블랙 다이아몬드
기원전 20억 년 선사시대 원자로
기원전 3만 년 투창기
기원전 2만 년 부메랑
기원전 3000년 해시계
기원전 2,500년 트러스
기원전 1,850년 아치
기원전 1000년 올메크 나침반
기원전 341년 석궁
기원전 250년 바그다드 배터리
기원전 250년 사이폰
기원전 250년 아르키메데스의 부력 원리
기원전 250년 아르키메데스의 나선형 양수기
기원전 240년 에라토스테네스의 지구 측량
기원전 230년 도르래
기원전 212년 아르키메데스의 발화 거울
기원전 125년 안티키테라 장치
50년 헤론의 제트엔진
50년 톱니바퀴
78년 세인트 엘모의 불
1132년 대포
1150년 영구기관
1200년 투석기
1304년 무지개
1338년 모래시계
1543년 태양 중심의 우주
1596년 《우주의 신비》
1600년 《자석에 대하여》
1608년 망원경
1609년 케플러의 행성운동 법칙
1610년 토성 고리의 발견
1611년 케플러의 육각형 눈 결정
1620년 마찰 발광
1621년 스넬의 굴절 법칙
1621년 북극광
1638년 낙하하는 물체의 가속도
1643년 기압계
1644년 운동량 보존 법칙
1660년 훅의 탄성 법칙
1660년 폰 게리케의 정전 발전기
1662년 보일의 법칙
1665년 《마이크로그라피아》
1669년 아몽통의 마찰 법칙
1672년 태양계 계측
1672년 뉴턴의 프리즘
1673년 등시곡선
1687년 뉴턴의 운동 법칙과 만유인력 법칙
1687년 모두에게 영감을 준 뉴턴
1711년 소리굽쇠
1728년 탈출속도
1738년 베르누이의 유체역학 법칙
1744년 라이덴 병
1752년 벤저민 프랭클린의 연
1761년 검은 방울 효과
1766년 보데의 행성 거리 법칙
1777년 리히텐베르크 도형
1779년 검은 눈 은하
1783년 블랙홀
1785년 쿨롱의 정전기 법칙
1787년 샤를의 법칙
1796년 성운설
1798년 캐번디시의 지구 무게 측정
1800년 배터리
1801년 빛의 파동성
1803년 헨리의 법칙
1807년 푸리에 분석
1808년 원자 이론
1811년 아보가드로의 법칙
1814년 프라운호퍼 선
1814년 라플라스의 악마
1815년 브루스터의 광학
1816년 청진기
1822년 푸리에의 열전도 법칙
1823년 올버스의 역설
1824년 온실 효과
1824년 카르노 열기관
1825년 앙페르의 전자기 법칙
1826년 괴물 파도
1827년 옴의 법칙
1827년 브라운 운동
1829년 그레이엄의 법칙
1831년 패러데이의 유도 법칙
1834년 솔리톤
1835년 가우스와 단자극
1838년 별의 시차
1839년 연료전지
1840년 푸아죄유의 유체 흐름 법칙
1840년 줄의 전기가열 법칙
1841년 기념일 시계
1841년 광섬유
1842년 도플러 효과
1843년 에너지 보존 법칙
1844년 I빔
1845년 키르히호프의 전기회로 법칙
1846년 해왕성의 발견
1850년 열역학 제2법칙
1850년 미끄러운 얼음
1851년 푸코의 진자
1851년 스토크스의 점성 법칙
1852년 자이로스코프
1852년 스토크스의 형광 현상
1857년 바위스-발롯의 날씨 법칙
1859년 역학 이론
1861년 맥스웰 방정식
1864년 전자기 스펙트럼
1866년 표면장력
1866년 다이너마이트
1867년 맥스웰의 악령
1868년 헬륨의 발견
1870년 커브볼
1871년 레일리 산란
1873년 크룩스 복사계
1875년 볼츠만의 엔트로피 방정식
1878년 백열전구
1879년 플라즈마
1879년 홀 효과
1880년 압전 효과
1880년 재래식 음향위치추적기
1882년 검류계
1882년 녹색 섬광
1887년 마이컬슨-몰리 실험
1889년 킬로그램의 탄생
1889년 미터의 탄생
1890년 외트뵈시의 중력장 변화 연구
1891년 테슬라 코일
1892년 보온병
1895년 엑스선
1895년 퀴리의 자기 법칙
1896년 방사능
1897년 전자
1898년 질량분석기
1900년 흑체복사 법칙
1901년 클로소이드 곡선
1903년 블랙 라이트
1903년 치올콥스키의 로켓 방정식
1904년 로런츠 변환
1905년 특수상대성 이론
1905년 E\u003dmc2
1905년 광전 효과
1905년 골프공의 오목무늬
1905년 열역학 제3법칙
1906년 진공관
1908년 가이거 계수기
1909년 제동복사
1910년 우주선(宇宙線)
1911년 초전도
1911년 원자핵
1911년 카르만의 소용돌이
1911년 윌슨의 안개상자
1912년 세페이드 변광성을 이용한 우주 계측
1912년 브래그의 회절 법칙
1913년 보어 원자
1913년 밀리컨의 기름방울 실험
1915년 일반상대성 이론
1919년 끈 이론
1921년 모두에게 영감을 준 아인슈타인
1922년 슈테른-게를라흐 실험
1923년 네온사인
1923년 콤프턴 효과
1924년 드 브로이의 관계식
1925년 파울리의 배타 원리
1926년 슈뢰딩거의 파동 방정식
1927년 하이젠베르크의 불확실성 원리
1927년 상보성 원리
1927년 채찍의 초음속폭음
1928년 디랙 방정식
1928년 양자터널 효과
1929년 허블의 우주팽창 법칙
1929년 사이클로트론
1931년 백색왜성과 찬드라세카르의 한계
1931년 야곱의 사다리
1932년 중성자
1932년 반물질
1933년 암흑물질
1933년 중성자별
1934년 체렌코프 복사
1934년 음파 발광
1935년 EPR 역설
1935년 슈뢰딩거의 고양이
1937년 초유체
1938년 핵자기공명
1942년 핵 에너지
1943년 실리퍼티
1945년 물 먹는 새
1945년 원자폭탄 리틀보이
1946년 항성 핵합성
1947년 트랜지스터
1947년 음속폭음
1947년 홀로그램
1948년 양자전기역학
1948년 텐세그리티
1948년 카시미르 효과
1949년 시간여행
1949년 방사성 탄소 연대측정
1950년 페르미의 역설
1954년 태양전지
1955년 리르의 사탑
1955년 원자 하나
1955년 원자시계
1956년 평행우주
1956년 중성미자
1956년 토카막
1958년 집적회로
1959년 달의 뒷면
1960년 다이슨 구체
1960년 레이저
1960년 종단속도
1961년 인본원리
1961년 표준모형
1962년 전자기 펄스
1963년 카오스 이론
1963년 퀘이사
1963년 라바 램프
1964년 신의 입자
1964년 쿼크
1964년 CP 위반
1964년 벨 부등식
1965년 슈퍼 탱탱볼
1965년 우주배경복사
1967년 감마선 폭발
1967년 가상 세계의 존재
1967년 타키온
1967년 뉴턴의 진자
1967년 메타물질
1969년 빛이 들지 않는 방
1971년 초대칭
1980년 우주 인플레이션
1981년 양자컴퓨터
1982년 준결정
1984년 만물의 이론
1985년 버키볼
1987년 양자 불멸
1987년 자기조직화 임계성
1988년 웜홀 타임머신
1990년 허블 망원경
1992년 연대기 보호 가설
1993년 양자 전송
1993년 스티븐 호킹과 스타트렉
1995년 보스-아인슈타인 응축
1998년 암흑 에너지
1999년 랜들-선드럼 막우주
1999년 토네이도의 최고 속도
2007년 HAARP
2008년 가장 검은 검정색
2009년 강입자충돌기
360억 년 후 빅립
1000억 년 후 우주 고립
100조 년 후 우주 소멸
100조 년 이후 양자 부활

참고문헌
그림 제공