호킹을 이긴 위대한 물리학자의 진짜 물리학
★ 스탠퍼드 대학교의 수재들과 과학 마니아들이 선택한 물리 강의
(유튜브 누적 조회수 1000만 회)
★ 《월 스트리트 저널》 선정 ‘최고의 책’
유튜브 과학 강의 1000만 뷰 시대의 주인공
바야흐로 과학도 유튜브 시대다. 리처드 파인만(Richard Feynman), 칼 세이건(Carl Sagan) 등이 꿈꾸었던 과학의 대중화가 그 어느 때보다 빠르게 실현되고 있다. 과학이 학교를 벗어나 가볍고 유연한 유튜브 속으로 들어오면서 바쁜 현대인들의 니즈를 충족시킨 덕이다....
호킹을 이긴 위대한 물리학자의 진짜 물리학
★ 스탠퍼드 대학교의 수재들과 과학 마니아들이 선택한 물리 강의
(유튜브 누적 조회수 1000만 회)
★ 《월 스트리트 저널》 선정 ‘최고의 책’
유튜브 과학 강의 1000만 뷰 시대의 주인공
바야흐로 과학도 유튜브 시대다. 리처드 파인만(Richard Feynman), 칼 세이건(Carl Sagan) 등이 꿈꾸었던 과학의 대중화가 그 어느 때보다 빠르게 실현되고 있다. 과학이 학교를 벗어나 가볍고 유연한 유튜브 속으로 들어오면서 바쁜 현대인들의 니즈를 충족시킨 덕이다. 그리고 한걸음 더 나아가 쉬운 과학에 만족하지 못한 대중을 중심으로 높은 수준의 과학 강의 및 강연 콘텐츠가 인기를 끌고 있다. 구독자 800만 명의 TED 강연과 우수한 교수진을 동원한 미국 아이비리그 대학들의 강의가 대표적인 예라고 할 수 있다.
오늘날 하버드, 예일, MIT, 그리고 스탠퍼드 대학교 등이 개설한 유튜브 채널들은 저마다 100만 명에 달하는 구독자 수를 확보하고 있다. 수재들만 누릴 수 있었던 명문대의 명품 강의를 유튜브를 통해 누구나 제약 없이 접하고 감동할 수 있는 시대가 온 것이다. 대중의 열렬한 환호 속에서, 개설된 지 10년이 채 안 되었음에도 누적 조회수 수백만 회를 기록한 이들 콘텐츠의 성장세는 나날이 증가해, 마침내 조회수 1000만 회를 뛰어넘는 콘텐츠가 등장하기에 이르렀다. 바로 리처드 파인만, 스티븐 호킹(Stephen Hawking)과 어깨를 나란히 하는 이론 물리학자 레너드 서스킨드(Leonard Susskind)의 강의 「최소한의 이론(Theoretical Minimum)」이다.
스탠퍼드 대학교 최고의 인기 강의로, 일반인을 위해 모든 물리 분야의 정수만을 모았다. 서스킨드의 강의는 미국에서 책으로도 출간되어 《월 스트리트 저널(Wall Street Journal)》 2013년 ‘최고의 책’으로 선정되는 등 수많은 매체들의 찬사와 독자들의 사랑을 받아 왔다. 올해 하반기 출간 예정인 후속 편 역시 높은 예약 구매 건수를 보이며 조회수 1000만 회의 저력을 과시하고 있다. 서스킨드 교수의 친구 파인만의 『물리학 강의(Lectures on Physics)』의 뒤를 잇는 물리학 교과서로 높은 평가받고 있는 이 강의와 책은 수년 전부터 국내 과학 마니아들 사이에서 한국어판 출간에 대한 요구가 끊임없이 제기되어 왔다.
이번에 ㈜사이언스북스에서 번역, 출간한 『물리의 정석: 고전 역학 편』은 바로 이 서스킨드의 강의를 엮은 책이다. 기존의 물리학 교과서의 체재를 따르지 않고, 물리학 연구에서 현장 연구자들이 사용하는 필수적인 최소한의 개념과 원리, 그리고 수학을 간결하고 추려 엮고, 복잡해 보이는 수식의 핵심을 정확하게 짚어 소개하고 있는 게 특징이다. 기존의 일반 물리학 교과서에서 느끼기 힘든 통합적이고 체계적인 시야를 만나게 된다. 여기에 과학 대중화 시민 단체인 메디슨 에어리어 사이언스 앤드 테크놀로지(Madison Area Science and Technology, MAST)의 대표 조지 라보프스키(George Hrabovsky)가 강연을 책으로 옮기는 공저자로 참여해 일반인들이 수식과 수식 사이에서 길을 잃지 않도록 개념 원리 설명을 다듬는 데 도움을 줘 가독성의 높였다.
스탠퍼드 대학교 물리학과 교수로 재직 중인 레너드 서스킨드는 대통일 이론의 후보로 각광받고 있는 끈 이론의 선구자이다. 아버지를 따라 배관공으로 일했던 그는 수학과 과학 분야에서 두각을 나타내 뉴욕 시티 칼리지(CCNY) 공학부에 입학했다. 이후 공학이 아닌 이론 물리학을 공부해 코넬 대학교에서 물리학 박사 학위를 받았다. 1973년부터 지금까지 스탠퍼드 대학교 교수로 재직하며 양자 광학, 기본 입자 물리학, 응집 물질 물리학, 중력 이론 등 다양한 분야에 공헌했다. 특히 “블랙홀에 빨려 들어간 정보는 사라진다.”라고 주장한 스티븐 호킹에 맞서기 위해 블랙홀 상보성의 원리와 홀로그래피 이론을 정립했고, 결국 호킹도 서스킨드의 반론에 따라 자신의 이론을 수정한 바 있다. 30년간 지속되며 현대 물리학의 비약적인 발전을 이끌었던 ‘블랙홀 전쟁’의 주인공이라고 일컫는 이유다. 미국 국립 과학원(NAS)과 미국 학술원(AAAS)의 회원이고, 캐나다 페리미터 이론 물리학 연구소의 객원 교수이다. 뿐만 아니라 한국 고등 과학원(KIAS)의 석좌 교수로 지냈던 만큼, 국내 물리학계와도 인연이 깊다. 1940년 출생으로 78세의 나이에도 불구하고 여전히 첨단 연구와 대중 교육을 주도하고 있는 원로 물리학자이다. 작년에도 웜홀, 양자 텔레포테이션, EPR 역설 등을 포괄적으로 연구해 양자 역학과 일반 상대성 이론의 통합 가능성을 제시한 논문을 발표해 학계를 뜨겁게 달군 바 있다.
이 책은 원로 물리학자가 수십 년에 걸친 연구 및 강의 경험으로 쌓아 올린 토양 위에 핀 꽃이다. 특히 물리 전 분야를 포괄하는 유튜브 강의 「최소한의 이론」에 포함된 136개의 세부 강의들 중 고전 역학 강의 10개를 모아 역은 책이다. 서스킨드의 개성을 그대로 담아 현장감을 살린 한편 구두 강의의 한계를 보완해 오늘날 고급 과학 독자들의 기대를 충족시킬 만한 고전 역학 강의를 제공한다. 아이작 뉴턴(Isaac Newton)이 발전시켜 근대 과학 혁명의 중심에 섰던 고전 역학은 물리의 가장 근본적인 영역이라고 할 수 있다. 때문에 모든 물리 교과의 첫 장을 고전 역학이 차지하고 있기도 하다. 총 136단계 중에서 처음 10단계의 고전 역학 강의를 다룬 이 책은, 「최소한의 이론」 중에서도 최소한으로 알아야 할 것들만 정제해 만든 완성품이다. 나아가 구식 이론이 아닌, 현대 물리학과 부합해 오늘날까지 물리학자들 사이에서 빈번히 쓰이는 고전 역학 이론만을 담았으니, 이 시대 교양 물리의 첫 걸음이자 유일무이한 정석(定石)이라고 할 수 있다.
한편 저명한 물리학자이며 이미 서스킨드의 다른 책 『블랙홀 전쟁(The Black Hole War)』을 번역 출간한 바 있는 이종필 건국 대학교 교수가 번역한 책인 만큼, 그와 서스킨드의 야심 찬 합작품을 기대해 보아도 좋다.
끈 이론의 창시자에게 직접 듣는 물리학의 정석(定石)!
최소한의 이론은 여러분이 다음 단계로 나아가기 위해 꼭 알아야만 하는 것을 뜻할 뿐이다. 모든 것을 설명하는 백과사전식의 두꺼운 교과서가 아니라 중요한 것들은 모두 설명하는 얇은 책이다.―레너드 서스킨드, 「서문」에서
‘최소한의 이론’은 러시아의 정상급 물리학자 레프 란다우(Lev Landau)가 만든 말이다. 그와 함께 연구하기 위해서 꼭 알아야 할 것들을 의미했는데, 그의 실력만큼이나 ‘최소한’의 기준은 높고 엄격했다. 이에 반해 서스킨드는 대중의 눈높이에 맞추어 그 기준을 대폭 낮추었다. 물리학에 입문하기 위해 반드시 알아야만 하는 ‘최소한’의 것들을 단계별로 제공하고 있다. 번역자 이종필 교수는 원제목의 취지를 살리기 위해 한국어판 제목을 ‘물리의 정석’으로 정했다. ‘정석’은 바둑 용어 중 공격과 수비가 균형 잡힌 최선의 수(手)를 뜻하는 말로, 서스킨드의 ‘최소한의 이론’과 일맥상통한다고 이종필 교수는 밝히고 있다. 바둑을 처음 배우는 사람이 정석부터 익히듯, 모든 입문자를 위한 정석이 바로 이 책이다. 물리학의 정석을 익힘으로써 헛된 수에 빠지지 않고 다양한 변화를 따라갈 수 있기를 바란다.
『물리의 정석』 시리즈가 대중 물리 교육의 신기원이 될 것이라는 전망에 수많은 인사들이 동의하고 있다. 교육 평론가 이범 더불어민주당 민주정책연구원 부원장, 대중적인 과학 커
사람들은 흔히 물리를, 공식을 왕창 암기해야 하는 피곤한 학문으로 여긴다. 이 책의 강점은 물리가 그야말로 ‘이해된다’는 것이다. 실용서 또는 수험서라는 명분으로 학습자의 입에 공식을 ‘쑤셔 넣으려는’ 시도에 물린 사람들에게 이 책은 구원의 손길이 될 것이다. 저자의 유튜브 오리지널 강의를 함께 이용할 수 있다는 것도 대단한 강점이다.
물리가 이해되는데, 그냥 이해되는 게 아니다. 이 책을 물리를 배우려는 사람들만 본다면 불운이다. 수학에 관심 가진 사람들에게도 강력하게 권한다. 이 세계의 질서와 아름다움을 제대로 체감하는 데 있어 수학이 얼마나 효과적인지를 극명하게 보여 주기 때문이다. 서스킨드의 『물리의 정석(The Theoretical Minimum)』은 스탠퍼드 대학교의 일반 물리학 강의에 기초하고 있다는 점에서, 50년 전 캘리포니아 공과 대학의 일반 물리학 강의를 담은 리처드 파인만의 『물리학 강의(Lectures on Physics)』를 연상시킨다. 파인만의 책이 고전 역학과 열역학, 전자기학, 양자 역학 등 전형적인 ‘물리학적 대상’에 따라 파트가 나뉜 반면, 서스킨드의 책은 ‘수학적 원리’를 씨줄 삼아 고전 물리학 전체를 한 권에 서술한다. (양자 역학은 제2권에서 다룬다.) 삼각법과 벡터를 설명한 뒤 ‘운동’을 다루고, 적분법을 설명한 뒤 ‘동역학’을, 편미분을 설명한 뒤 ‘계’와 ‘에너지’를 다루는 식의 주거니 받거니를 따라가다 보면, 기존의 일반 물리학 교과서에서 느끼기 힘든 통합적이고 체계적인 시야를 만나게 된다.―이범(교육 평론가)

정석 맞다. 거의 물리학과 학부 표준 교재다. 일반인이라면 마음 단단히 먹고 제대로 공부할 사람에게만 추천한다. 하지만 너무 겁먹진 마시라. 저자 서스킨드는 최고급 일류 요리사이고, 번역자 이종필 교수는 완벽한 테이블 세팅을 마쳤다. 당신은 즐기기만 하면 된다. 물론 쉽지는 않을 것이다. 행운을 빈다.―김상욱(부산 대학교 교수)

진정한 물리를 배우고자 하는 사람들에게 이상적인 출발점.―숀 캐럴(캘리포니아 공과 대학)

과학이 실재하는 이유에 대한 강력한 설명.―《월 스트리트 저널(Wall Street Journal)》

힘부터 해밀토니안, 대칭, 보존 법칙에 이르는 고전 역학의 경이로운 모습들을 캐주얼하면서도 섬세한 방식으로 표현한다.―《사이언스 블로그(Science Blogs)》

물리를 공부하기 위한 최소한의 지식을 제공하기 위해서는 방정식이 필수적이다.―《사이언스 뉴스(Science News)》

서문 최소한의 이론 7
입문자는 도움이 필요해 11

1강 고전 물리학의 본성 15
막간 1 공간, 삼각법, 벡터 37
2강 운동 55
막간 2 적분법 79
3강 동역학 95
막간 3 편미분 117
4강 하나 이상의 입자로 이루어진 계 133
5강 에너지 147
6강 최소 작용의 원리 161
7강 대칭성과 보존 법칙 191
8강 해밀토니안 역학과 시간 이동 불변 213
9강 위상 공간 유체와 깁스-리우빌 정리 235
10강 푸아송 괄호, 각운동량, 대칭성 253
11강 전기력과 자기력 277
부록 중심력과 행성 궤도 305

옮긴이의 글 자연 원리 이해의 정석 326
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