도서 소개

기초과학 대국인 영국의 쿼커스 출판사에서 의욕적으로 펴내고 있는 ‘사이언스 씽킹’ 시리즈 제2권. 물리학의 핵심 개념들을 총망라해 35가지 재미있고 신기한 주제들로 녹여낸 책으로, 물리학의 전체 외형을 조망하면서도 주요 개념들을 하나하나 알기 쉽게 설명한 책이다.

해리 포터의 투명망토를 만들고 있는 과학자가 있다고 하면 믿겠는가? 물리학 법칙을 이용해 주식시장에서 큰돈을 벌 수 있다고 하면 사기꾼의 말처럼 들리지 않는가? 웜홀과 광속으로 달리는 로켓을 이용해 시간여행을 하고, 자기장 보호막으로 우주 복사로부터 우주선을 보호한다고 하면 또 어떤가? SF 영화를 너무 많이 봐서 현실과 영화 속 세계를 구분하지 못한다고 할 것인가?

하지만 허무맹랑하게 들리는 이런 이야기들은 과학자들의 연구실에서 실제로 연구되고 있는 과제들이다. 그리고 이 책은 그 속에 숨어 있는 물리학 법칙들을 끄집어내 독자들 앞에 펼쳐놓는다. SF 영화나 소설에서 볼 법한 35가지 흥미로운 이야기들을 따라가다 보면 어느새 물리학에 흠뻑 빠지게 될 것이다.

  출판사 리뷰

우주의 모든 비밀에 답하는 물리학의 핵심 개념 35가지

기초과학 대국인 영국의 쿼커스 출판사에서 의욕적으로 펴내고 있는 ‘사이언스 씽킹’ 시리즈 제2권. 물리학의 핵심 개념들을 총망라해 35가지 재미있고 신기한 주제들로 녹여낸 청소년 과학책의 새 기준! 물리학의 전체 외형을 조망하면서도 주요 개념들을 하나하나 알기 쉽게 설명한 책이다.
해리 포터의 투명망토를 만들고 있는 과학자가 있다고 하면 믿겠는가? 물리학 법칙을 이용해 주식시장에서 큰돈을 벌 수 있다고 하면 사기꾼의 말처럼 들리지 않는가? 웜홀과 광속으로 달리는 로켓을 이용해 시간여행을 하고, 자기장 보호막으로 우주 복사로부터 우주선을 보호한다고 하면 또 어떤가? SF 영화를 너무 많이 봐서 현실과 영화 속 세계를 구분하지 못한다고 할 것인가? 하지만 허무맹랑하게 들리는 이런 이야기들은 과학자들의 연구실에서 실제로 연구되고 있는 과제들이다. 그리고 이 책은 그 속에 숨어 있는 물리학 법칙들을 끄집어내 독자들 앞에 펼쳐놓는다. SF 영화나 소설에서 볼 법한 35가지 흥미로운 이야기들을 따라가다 보면 어느새 물리학에 흠뻑 빠지게 될 것이다.

기본 이해와 흥미, 두 마리 토끼를 잡다

‘이공계 위기’, ‘인문학 위기’라는 말들이 십수 년 전부터 끊임없이 되풀이되고 있다. 중고등학생은 입시 준비에, 대학생은 취업 준비에 바쁘다 보니 찬찬히 기본 개념을 이해하고, 창의력과 상상력을 키울 겨를이 없다. 사정이 이렇다 보니 당연히 위기일 수밖에! 하지만 “급할수록 돌아가라”는 말도 있고, ‘기초 탄탄’, ‘개념 이해’ 따위의 말들이 서점가 학습 교재의 표지를 장식하고 있는 것으로 보아 기본이 중요하긴 한 것 같다.
이 책은 다소 비현실적으로 느껴지는 이야기들을 많이 포함하고 있지만, 기본에 충실한 책이다. 그도 그럴 것이 뉴턴의 운동 법칙과 양자역학, 만유인력과 일반 상대성 이론 등 거시와 미시, 고전과 현대를 아우르는 물리학의 핵심 이론들을 빠짐없이 설명하면서, 일일이 거론하기도 힘들 만큼 많은 주요 개념들을 확실하게 녹여내고 있기 때문이다. 또한 현재 기술 수준으로는 해결 불가능해 보이는 문제들에 대한 물리학자들의 기묘한 해결책과 미래 전망까지 제시하여 자연스럽게 상상력을 자극한다. 적재적소에 배치된 재미있고 다양한 그림, 도표, 인용문은 이해를 돕고, 흥미를 유지시키는 또 다른 장치다.

세계에 관한 과학적 호기심을 키워주는 책

어니스트 러더퍼드는 “물리학이야말로 유일한 진짜 과학”이라고 했다. 이 책의 저자 폴 파슨스는 “왜 과학인가?”라는 질문에 “과학이 세상을 이해하는 강력한 도구이기 때문”이라고 했다. 이런 말들을 들으면 물리학은 매우 흥미로운 분야일 것만 같다. 실제로 현실에서는 전 세계의 이목을 집중시키는 물리학 실험과 새로운 발견이 심심치 않게 일어난다. 하지만 애석하게도 수업 시간을 돌이켜보면 물리학이 재미있었다는 이들보다 지루했다고 말하는 이들이 더 많다. 아마도 주입식 교육과 이름부터 어렵게만 느껴지는 온갖 법칙들이 학생들의 호기심을 꺾어버렸기 때문일 것이다.
그런 점에서 이 책은 과학적 사실과 이론만을 늘어놓는 책들과는 다르다. 이 책에는 ‘허리케인을 멈추는 법’, ‘블랙홀에서 살아남는 법’, ‘빅뱅을 재현하는 법’, ‘빛보다 빨리 달리는 법’, ‘외계인과 접촉하는 법’ 등 각 장의 제목만 보아도 알 수 있듯 우주에 관한 호기심과 그것을 충족하려는 과학적 탐구가 가득하다. 그러한 호기심과 탐구야말로 과학을 이루는 기본 뼈대다. 우리를 둘러싼 세계를 호기심 어린 눈으로 바라보고, 그에 대한 탐구심을 키우는 데 이 책이 큰 도움이 될 것이다.

이 책에 등장하는 핵심 키워드들

간섭무늬 / 강입자 충돌기 / 강한 상호작용 / 게임 이론 / 결 어긋남 / 결합 에너지 / 고트-프리드먼의 구명 기구 / 공명 현상 / 공짜 식사 역설 / 관성력 / 광자 / 광전 효과 / 구심력 / 귀환 낙뢰 / 기전력 / 끈 이론 / 끌개 / 나비 효과 / 내시 평형 / 뉴턴의 운동 법칙 / 다세계 해석 / 다중 연결 우주 모형 / 다중 우주 / 대통일 이론 / 데시벨 척도 / 도플러 효과 / 동위원소 / 동조 질량 감쇠기 / 디랙의 방정식 / 레이저 / 리만의 방정식 / 릭터 규모 / 마이너스 효과 / 마찰 / 만유인력의 법칙 / 맥스웰의 방정식 / 맨틀 / 메타 물질 / 모멘트 규모 / 무역풍 / 물질파 / 반물질 / 반중력 / 발산 / 발산 경계 / 벡터 / 불확정성 원리 / 블랙-숄스 방정식 / 빅 립 / 빅 크런치 / 빅뱅 / 사건의 지평선 / 상전이 / 새피어-심프슨 헤리케인 등급 / 색다른 물질 / 선도 낙뢰 / 섭입 / 쇼어의 알고리듬 / 수렴 경계 / 슈뢰딩거의 고양이 / 슈뢰딩거의 방정식 / 슈바르츠실트 반지름 / 슈퍼컴퓨터 / 스러스트 지진 / 스틱슬립 / 시간 지연 / 아인슈타인의 고리 / 암흑 물질 / 암흑 에너지 / 야르콥스키 효과 / 약한 상호작용 / 양자 게임 이론 / 양자 스핀 / 양자 얽힘 / 양자 영생 / 양자 컴퓨터 / 양자론 / 에너지 보존 법칙 / 연대기 보호 가설 / 열 죽음 / 열대 저기압 / 열핵 반응 / 온실 효과 / 옴의 법칙 / 우주 배경 복사 / 우주 상수 / 우주 태양광 발전 / 운동 에너지 / 운동량 보전 법칙 / 워프 드라이브 / 원심력 / 원자설 / 웜홀 / 위상 / 위치 에너지 / 유체정역학적 평형 / 음파 / 이중 슬릿 실험 / 인류 원리 / 인플레이션 / 일반 상대성 이론 / 자기 무모순 원리 / 장 이론 / 저항 / 적색 이동 / 전자기 유도 / 전자기 펄스 / 중력 구멍 / 중력 렌즈 / 중입자 비대칭 / 지각 / 지구 자기장 / 지구공학 / 지락 전류 / 지진파 / 지진해일 / 진동수 / 진앙 / 진원 / 진폭 / 질량 결손 / 초공간 / 초전도체 / 축퇴압 / 충격파 / 측면 섬락 / 치환 암호 / 카시미르 효과 / 카오스 / 칼루차-클라인 이론 / 케플러의 법칙 / 코리올리 효과 / 코펜하겐 해석 / 쿠퍼 쌍 / 퀘이사 / 큐비트 / 탈출 속도 / 태양 전지 / 테라포밍 / 텐서 / 토리노 척도 / 특수 상대성 이론 / 특이점 / 티핑 포인트 / 파동함수 / 파동-입자 이중성 / 파레토의 법칙 / 파울리의 배타 원리 / 파장 / 패러데이의 새장 / 페닝 트랩 / 평행 우주 / 프랙탈 / 플레밍의 법칙 / 하키 스틱 그래프 / 할머니 역설 / 핵 / 핵변환 / 핵분열 / 핵융합 / 핵자기 공명 / 허블의 법칙 / 헤르츠 / 호킹 복사 / 확률 파동 / 힉스 보손 / CP 위반 / fMRI / M 이론 / P파 / p-n 접합 / RSA / S파










토리노 척도가 높은 소행성이 발견될 경우의 대처 방법에 대해 과학자들은 여러 가지 방법을 제안했다. 큰 재앙을 초래할 소행성을 처리하는 방법으로 할리우드가 오래전부터 선호한 방법은 핵무기 사용이다. 하지만 전문가들은 대부분 핵무기 사용은 최악의 선택이라고 말한다. 가장 큰 문제는 핵무기 폭발 위력이 너무 강력하여 소행성을 밀어내 궤도를 바꾸는 대신 산산조각을 내면, 그 파편들이 여전히 지구로 날아올 가능성이 있다는 것이다. 그중에서 폭이 30m 이상인 것(그만한 크기의 파편은 아주 많을 것으로 예상된다)은 대기를 통과한 뒤 지상에 충돌하여 재난을 초래할 가능성이 높다.
하나의 탄환을 산탄으로 바꾸는 이 방법에는 숨겨진 위험이 또 한 가지 있다. 지구 주위의 공간에는 ‘중력 구멍’이라 부르는 지점들이 곳곳에 널려 있다. 이 구멍을 지나가는 소행성은 이번에는 지구에 충돌하지 않고 무사히 지나가지만, 지구의 중력 때문에 궤도가 바뀌어 다음번이나 혹은 그 다음에 지나갈 때에는 지구와 충돌하게 된다. 핵무기에 산산조각이 난 뒤 지구를 향해 다가오는 수많은 파편들 중에는 이러한 중력 구멍을 지나가는 것들이 있을 것이다.


도쿄 대학의 연구자들이 이와 비슷한 기술을 실현하는 데 성공해 해리 포터가 사용한 것과 비슷한 투명망토를 만들었다. 투명망토를 입은 사람 뒤쪽에 있는 풍경을 비디오카메라로 찍어 영사기로 보내면, 영사기는 그 풍경을 은으로 만든 투명망토의 천에 비춘다. 그 효과는 아주 인상적이었다. 투명망토를 입은 사람은 유령 같은 윤곽만 나타났고, 그 뒤쪽의 풍경이 그대로 보였다.
도쿄 대학 연구팀이 만든 투명망토는 조야한 것이었다. 하지만 카메라가 점점 소형화되고(여러분의 휴대폰에 장착된 카메라의 크기를 생각해보라) 화면이 점점 얇아지고 유연해지면서 이 기술도 아주 빠르게 발전하고 있다. 예를 들면, MIT의 미디어랩을 포함한 전 세계의 많은 연구팀이 아주 얇고 유연해서 ‘전자 종이’라고 부를 만한 화면을 개발하고 있다.
이것은 현재 실제로 존재하는(이론으로만 존재하는 기술이 아니라) 투명 기술이다. 물론 잘난 체하기 좋아하는 사람들은 그저 착각에 불과할 뿐이라고 주장할지도 모른다. 그러면 이보다 더 좋은 방법은 없을까?

  작가 소개

저자 : 폴 파슨스
과학자이자 저널리스트. 케임브리지 대학에서 수학, 카디프 대학에서 천체물리학을 공부했고, 서식스 대학에서 우주론에 관한 논문으로 박사학위를 받았다. BBC 과학 및 기술 잡지 <포커스>의 전 편집자로, <네이처>, <뉴 사이언티스트>, <데일리 텔레그래프> 등 여러 잡지에 기고하고 있다. 또한 BBC 라디오, TV 방송 <리처드 앤 주디>와 <BBC 브렉퍼스트> 등 다양한 매체에서 활동하고 있다. 《닥터 후의 과학》, 《과학 1001》, 《우주를 파괴하는 방법 - 그리고 진짜로 흥미로운 34가지 물리학의 다른 사용법》 등을 썼으며, 국내에는《블랙홀에서 살아남는 방법》, 《빅뱅: 우주의 탄생과 죽음》, 《3분 아인슈타인》 등이 소개되었다.

  목차

1장 환상적인 롤러코스터를 만드는 법
2장 날씨를 예측하는 법
3장 지진에서 살아남는 법
4장 허리케인을 멈추는 법
5장 죽음의 소행성을 비껴가게 하는 법
6장 지구 중심으로 여행하는 법
7장 지구 온난화를 멈추는 법
8장 우주로 나가는 법
9장 벼락이 떨어지는 곳에서 살아남는 법
10장 모든 전자 기기를 일시에 마비시키는 법
11장 투명망토를 만드는 법
12장 동시에 모든 곳에 존재하는 법
13장 영원히 사는 법
14장 순간이동을 하는 법
15장 발전소를 호주머니 속에 집어넣는 법
16장 원자를 보는 법
17장 납을 금으로 변화시키는 법
18장 원자폭탄을 만드는 법
19장 별빛에서 에너지를 얻는 법
20장 10차원을 방문하는 법
21장 블랙홀에서 살아남는 법
22장 우주 반대편을 보는 법
23장 빅뱅을 재현하는 법
24장 지구에서 가장 큰 소리를 내는 법
25장 우주 종말에 이르는 법
26장 빛보다 빨리 달리는 법
27장 시간여행을 하는 법
28장 외계인과 접촉하는 법
29장 무에서 에너지를 얻는 법
30장 보호막을 만드는 법
31장 주식시장의 변동을 예측하는 법
32장 해독 불가능한 암호를 해독하는 법
33장 반중력 장치를 만드는 법
34장 생명을 만드는 법
35장 다른 사람의 마음을 읽는 법

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