도서 소개

이 책은 일본 도쿄물리서클에서 수업시간 또는 일상생활에서 가질 수 있는 물리 관련 질문들을 모아 묶은 것이다. 물리교사들의 모임인 도쿄물리서클은 재미있는 물리, 어렵지만 공부하면 할수록 더 알고 싶어지는 물리를 가르쳐주고 싶었다. 그 방법으로 일상생활에서 생기는 질문들을 가지고 물리 이론들을 설명했다. 기존의 책들처럼 적당하게 설명하고 넘어가지 않았다.

이 책은 선생님들이 지난 5년여 동안 토론과 논의를 거쳐 완벽하게 준비했기 때문에 책의 내용이나 구성이 탄탄함은 물론 난이도도 다소 높다. 그래서 특목고 영재들에게 유익한 책이 될 것이다. 물리 이론의 전반적인 부분을 모두 다루고 있는 이 책은 그 분야가 방대하지만 결코 사소하게 지나치는 부분이 없다. 설명하기 위해 인용된 물리 이론들과 관련 수식, 그림, 참고자료 등이 모든 것을 상세하게 담고 있으니 말이다.

엔트로피, 상대성 이론, 쌍둥이 패러독스, 자기력선, 빛의 파동, 중력과 자기력선은 같은 것인가, 공간의 차원과 호이겐스의 원리, 파울리의 원리와 원소의 주기율, 종파와 횡파, 유체, 분자 운동, 열, 힘, 어떻게 별까지의 거리를 측정하는가, 핵융합 등 물리학에서 결코 빠질 수 없는 중요한 것들이 모두 이 책 한 권에 담겨 있다.

또한 도쿄물리서클의 책을 한국 영재들의 실정에 맞게 번역한 '영재들을 위한 과학교사 모임' 선생님들
영재들을 위한 과학교사 모임은 우리나라 전국의 과학고등학교에서 현재 학생들을 가르치고 있는 선생님들로 구성되어 있다. 이 책을 번역할 때 선생님들은 원서에서 발견된 오류들을 바르게 잡고 우리나라 교과서에 나오는 물리 용어들로 통일하는 등 더 좋은 책을 만들기 위해 노력하였다.

  출판사 리뷰

우리 생활 속에 숨어 있는 물리 법칙
121가지의 알쏭달쏭 질문들에 대한 명쾌한 답변!
초능력은 믿을 수 있는가? 왜 하늘은 푸른가? 물리에 왜 미분 적분이 필요한가? 달은 왜 떨어지지 않는가? 자전거는 왜 넘어지지 않는가? 스키의 회전은 가능한가? 우주에 끝이 있는가? 등 평소에 우리 생활 속에서 궁금했던 것들을 속 시원하게 물리 법칙으로 설명해준다.

이 책은 일본 도쿄물리서클에서 수업시간 또는 일상생활에서 가질 수 있는 물리 관련 질문들을 모아 묶은 것이다.
물리교사들의 모임인 도쿄물리서클은 재미있는 물리, 어렵지만 공부하면 할수록 더 알고 싶어지는 물리를 가르쳐주고 싶었다. 그 방법으로 일상생활에서 생기는 질문들을 가지고 물리 이론들을 설명했다. 기존의 책들처럼 적당하게 설명하고 넘어가지 않았다. 이 책은 선생님들이 지난 5년여 동안 토론과 논의를 거쳐 완벽하게 준비했기 때문에 책의 내용이나 구성이 탄탄함은 물론 난이도도 다소 높다. 그래서 특목고 영재들에게 유익한 책이 될 것이다.

책의 내용은......
‘비행기는 어떻게 날 수 있을까?’처럼 일상생활 속에서 생기는 궁금증에서 물리 이론은 출발한다. ‘비행기는 어떻게 날 수 있을까?’라는 질문에, 연을 예로 두고 보자. 수평으로 불고 있는 연에 닿은 공기는 연의 기울기, 받음각에 의해 아래 방향으로 바뀐다. 그러면 공기는 아래쪽으로 힘을 받으므로 당연히 그 반작용으로 연은 위쪽으로 힘을 받는다. 이것이 양력이다. 무게 있는 물체가 뜨는 것이므로 중력과 반대 방향의 힘이 공기로부터 미치며 공기는 반드시 아래쪽 방향의 힘을 받을 것이다. 그러한 관점에서 보면 비행기가 비행을 하고 있을 때 확실히 아래쪽 방향의 공기에 의해서, 지표의 기압이 높아져 공기가 푹신하게 되어 있다. 그래서 비행기는 공기를 아래로 누르면서 뜬다.
∮ 사소한 궁금증에서 하나씩 알아가는 놀라운 물리의 세계
‘검은 것은 열선을 잘 흡수한다’고 이야기하면 학생들은 ‘우주공간은 캄캄해서 태양열을 잘 흡수하기 때문에 매우 고온일 것이라’고 말한다. 이것에 대해 이어지는 질문과 답은 ‘열은 어떻게 흡수되는가?’, ‘우주공간의 온도란 무엇인가?’ 등으로 전개될 수 있을 것이다. 우주의 대부분은 분자가 거의 없는 진공이라고 할 수 있다. 별빛은 우주공간을 통과할 뿐 그곳에 흡수되는 것은 아니다. 지구에는 대기가 있어 빛이 산란되므로 하늘이 밝지만 대기가 없는 우주공간에서는 빛을 발하는 별만 빛나고 빛이 나오지 않는 다른 공간은 아주 캄캄하다. 우주가 검은 이유는 빛을 흡수하는 것이 아니라 단지 빛이 통과하는 공간이며, 공간 그 자체로부터는 빛이 나오지 않거나 설사 빛이 나오더라도 아주 약하기 때문이다. 게다가 우주공간에는 에너지를 흡수하여서 운동하는 분자도 거의 없다. 그래서 비록 검지만 뜨거워지지 않는다.
∮ 역학에서 상대론까지, 그리고 장의 이론에서 우주까지.
물리 이론의 전반적인 부분을 모두 다루고 있는 이 책은 그 분야가 방대하지만 결코 사소하게 지나치는 부분이 없다. 설명하기 위해 인용된 물리 이론들과 관련 수식, 그림, 참고자료 등이 모든 것을 상세하게 담고 있으니 말이다. 엔트로피, 상대성 이론, 쌍둥이 패러독스, 자기력선, 빛의 파동, 중력과 자기력선은 같은 것인가, 공간의 차원과 호이겐스의 원리, 파울리의 원리와 원소의 주기율, 종파와 횡파, 유체, 분자 운동, 열, 힘, 어떻게 별까지의 거리를 측정하는가, 핵융합 등 물리학에서 결코 빠질 수 없는 중요한 것들이 모두 이 책 한 권에 담겨 있다.

책이 만들어진 과정.
∮ 도쿄물리서클에서 지난 5년 동안 영재들을 위해 끊임없이 토론하고 연구한 그 결과물
도쿄물리서클은, 수업시간 또는 일상생활에서 가질 수 있는 질문들을 일단 모두 모았다. 그 중에서 흥미롭고 중요한 121가지 질문들을 골랐다. 긴 시간 동안 그리고 현직 교사들의 열띤 토론 속에서 만들어졌기 때문에 일반 학생들이 읽기에는 다소 어려운 감이 있다. 도쿄물리서클 선생님들도 책을 집필할 할 때 기존의 책들처럼 ‘이러한 법칙이 있기 때문에 이렇게 된다’라는 식의 방법으로 설명하지 않았다고 한다. 물이나 공기와 같은 유체의 흐름에 관한 현상을 다룬 단원에서는 반드시 이것은 베르누이의 정리와 그 뜻, 에너지보존법칙과 유체 압력의 성질을 표현하고 있다는 내용까지 파고 들어간다. 또 수식이 필요할 때는 피하지 않고 그대로 수록했다. 얄팍한 지식이 아니라 그와 관련된 물리 지식을 자세히 써서 그 문제에 대해서는 완벽하게 공부하기를 바랐다. 따라서 수준 높은 지식을 원하는 영재들의 욕구를 충족시켜줄 수 있는 유익한 책이다.
이 책은 전반적인 물리 이론에 대한 지식을 갖추고 더 깊게, 더 많이 공부하고자 하는 영재들에게 큰 도움이 될 것이다. 또한 곳곳에 등장하는 각종 칼럼들은 일본의 유명한 물리학자의 일대기, 흥미로운 이론, 우리 과학의 미래 등 다양한 주제를 다루고 있어 한층 볼거리를 더해준다.

∮ 도쿄물리서클의 책을 한국 영재들의 실정에 맞게 번역한 ‘영재들을 위한 과학교사 모임’ 선생님들
영재들을 위한 과학교사 모임은 우리나라 전국의 과학고등학교에서 현재 학생들을 가르치고 있는 선생님들로 구성되어 있다. 특히 이 책을 번역할 때 선생님들은 원서에서 발견된 오류들을 바르게 잡고 우리나라 교과서에 나오는 물리 용어들로 통일하는 등 더 좋은 책을 만들기 위해 노력하였다.
책을 번역하신 선생님들께서는 “ 이 책은 과학고등학교 학생 수준이라면 충분히 읽어낼 수 있으며 함께 토론하고 공부할 수 있는 유익한 내용”이라고 말했다. 또한 기존의 출판물과는 비교할 수 없을 만큼 유익한 책이라며 특목고 영재들에게 적극 추천했다.

  작가 소개

저자 : 도쿄물리서클
도쿄의 고등학교 물리 선생님들이 정기적으로 가지는 연구회 모임이다. 특히 여름에는 일정 기간 합숙을 하는데 그 기간 동안 물리학의 테마와 관련된 연구자를 초청하여서 강의를 듣기도 하고 토론하기도 한다.

  목차

-1권-
1 물리는 왜 배울까?
001 왜 물리를 배우는가?
002 일본의 돈에는 과학자의 얼굴이 없다. 왜?
003 초능력은 믿을 수 없다. 왜?
004 ‘물리’라는 말은 언제 어떻게 결정되었을까?
005 일본의 교과서에서는 이런 용어를 사용하고 있었다.
2 힘을 알면 세상 만물의 운행 이치를 알 수 있다. 왜?
006 힘이란 무엇일까?
007 힘에서는 1+1이 2가 아닐 수도 있다. 왜?
008 왜 ‘작용 반작용의 법칙’이라고 말하는가?
009 분자들 사이의 인력은 얼마나 될까?
010 무게는 중력과 같은가?
011 영화 속의 거대한 몸집을 가진 주인공은 정말 존재할 수 있으며, 빨리 움직일 수 있을까?
012 중력은 왜 작용하는가?
013 중력과 만유인력은 같은 것인가?
014 반물질과 물질이 서로 미치는 중력은 인력일까?
015 밀물 썰물 현상의 이해는 어렵지 않다.
3 운동과 관성에 관한 의문들 왜?
016 갈릴레오는 무엇을 재판 받았는가?
017 교과서에 있는 운동의 법칙을 고쳐 써 본다.
018 물리에 왜 미분 적분이 필요한가?
019 법칙을 미분으로 표시하면 왜 좋은가?
020 무거운 것과 가벼운 것은 동시에 떨어진다. 왜?
021 달은 왜 떨어지지 않는가?
022 멈추어 있는 사람은 누구인가?
023 운동량과 에너지, 어느 것이 보존되는가?
024 총 만드는 기술에서 나사를 알게 된다.
025 ‘일을 한다’는 것은 무엇을 말하는가?
026 스윙바이란 무엇인가?
027 인공위성이 앞의 다른 인공위성을 추월하려면 속도를 줄여야 한다. 왜?
028 왜, (팔의 길이)×(힘)을 힘의 모멘트라고 말하는가?
029 자동차는 왜 앞으로 나아가는가? 그리고 타이어의 마찰은 무엇인가?
030 왜 태풍의 회전 방향은 좌회전(반시계 방향)인가?
031 자전거를 타면 넘어지지 않고 잘 달릴 수 있다. 왜?
032 스키의 회전은 어떻게 가능한가?

4 아는 것 같으면서 알지 못했던 유체의 왜?
033 하늘을 날고 있는 기체 분자의 무게를 어떻게 저울로 잴 수 있는가?
034 기체 분자와 소리는 어느 것이 더 빠른가?
035 압력은 ‘힘÷면적’이 아니다?
036 지붕 밑에 있어도 지붕 위 공기의 무게를 느낄 수 있을까?
037 파스칼은 실험 과학의 선구자?
038 물체는 물속에서 뜬다. 왜?
039 배의 안정성은 어떻게 결정되는가?
040 비행기는 어떻게 날 수 있을까?
041 종이비행기는 어떻게 하면 잘 날까?
042 분무기를 베르누이의 정리로 설명하는 것은 잘못이다.
043 소나기는 퍼붓고, 이슬비는 부슬부슬 내린다. 왜?
044 고래를 쏘는 작살의 머리는 뾰족하지 않다. 왜?
045 스키 점프 자세의 역학.
5 분자 운동과 열의 왜?
046 열음의 온도는 0도인가?
047 온도가 올라가면 물체는 팽창한다. 왜?
048 열팽창으로 바퀴의 축을 끼운다
049 알루미늄 냄비와 스테인리스 냄비가 따뜻해지는 방법이 다르다. 왜?
050 눈 결정의 모양은 다양하다. 왜?
051 따뜻한 공기는 위로 올라가는데 위쪽이 오히려 춥다. 왜?
052 우주는 검기 때문에 따뜻하다?
053 지구 중심의 온도는 어떻게 측정하는가?
054 어느 온도까지 고온과 저온이라고 할 수 있는가? 그리고 마이너스의 절대 온도는 있는 것인가?
055 열에너지를 모두 일로 바꿀 수 있는가?
056 가스를 태워서 어떻게 냉방을 할 수 있는가?
057 타고 있는 것은 산소다.
058 엔트로피란 무엇인가?
6 오해가 많은 상대론의 왜?
059 로렌츠 단축은 압축하여 줄였기 때문에 일어나는 것이 아니다. 그러면, 왜 짧아지는가?
060 상대론에서 말하는 우라시마 효과(쌍둥이 역설)는 사실인가?
061 일반 상대성 이론을 이용하지 않고 쌍둥이 패러독스를 설명한다.
062 운동하는 시계는 느리다. 그러면 수소 원자가 달리면 전자가 궤도를 일주하는 시간도 길어지는가?
063 물체는 뜨거울 때가 차가울 때보다 무겁다. 왜?
064 에너지와 질량이 같다는 것의 증명

-2권-

7 인간·사회와 물리의 왜?
065 물리는 전쟁 덕분에 발달했다는 것이 정말인가?
066 물리학자는 물리만 하고 있으면 되는가?
067 물리와 자유의지.
8 물체의 운동과는 전혀 다른 파동의 왜?
068 종파와 횡파라고 할 때의 종횡은 무엇을 의미하는가?
069 파동이 포개지면 지워지는 경우가 있다. 에너지는 어떻게 되는가?
070 심장의 박동에 의해서 혈관을 전파하는 파동이 생긴다.
071 박쥐는 왜 어둠 속에서도 날 수 있는가?
072 오케스트라 중에서 바이올린의 소리만을 듣고 분간할 수 있다. 왜?
073 바람 소리는 왜 나는가?
074 지진이 발생할 때 건물에 따라서 흔들리는 정도가 다르다. 왜?
075 물이 담긴 컵을 들고 걸을 때, 컵의 반지름이 어떤 값보다 작으면 잘 넘치지 않는다. 왜?
076 커다란 종을 손가락으로 쳐서 진동시킨다. 진폭이 1cm가 되게 하려면 몇 번 치면 되는가?
077 연결된 진자가 서로 번갈아 가면서 크게 흔들린다. 왜?
078 적교(사장교)를 만들 때 진동이 어떻게 도움이 되는가?
079 공간의 차원에 따라서 어떠한 차이가 있는가?
080 공간의 차원과 호이겐스의 원리.
9 보일 것 같으면서 보이지 않았던 빛과 색의 왜?
081 물체에 물이 든다는 것은 어떤 것인가?
082 물체를 확실하게 보기 위한 눈의 구조는?
083 ‘매끄럽고 희게 빛나는 것’이란 어떤 것인가?
084 ‘하늘은 왜 푸른가’에 대한 대답에서 흔히 볼 수 있는 잘못된 설명
085 물체의 온도는 방출하는 빛의 색으로 알 수 있는가?
10 공간에 퍼지는 전자기장의 왜?
086 장(場)은 실재인가?
087 자기력선의 수를 셀 수 있을까?
088 지구는 전자석?
089 어떤 것도 자석이 될 수 있을까?
090 전류 주위의 자기력선을 거울에 비추면?
091 전류의 주위에는 자기장이 생긴다. 전류와 함께 움직이는 사람에게 자기장은 보이는가?
092 건전지는 왜 1.5볼트인가?
093 전지 두 개를 늘어놓아도 전압이 2배가 되지 않는다. 왜?
094 ‘백명 위협’이란 무엇인가?
095 불꽃이 튀면 전파가 나온다?
096 왜 전파는 진공 중에서도 전파되는가?
097 어떻게 해서 X선이 전자기파라는 것을 알았는가?
098 빛이 파동이라면, 파동에 밀리는 것 같이 빛에도 밀리는 것일까?
099 텔레비전 안테나는 왜 이런 모양으로 만들어졌는가?
100 왜 오로라는 극지방에서 보이고 일본에서는 보이지 않는가?
11 참된 모습의 물질·원자·원자핵의 왜?
101 어떻게 일본의 소립자 물리학에 자유와 협력의 정신이 뿌리를 내렸는가?
102 물질은 무엇으로 되어 있는가? 그리고 쿼크란 무엇인가?
103 질량이란 무엇인가? 그리고 그 기원은?
104 빛과 전자가 입자이면서 파동이라는 것의 의미는?
105 전자는 구름과 같은 것인가?
106 금속에서 가장 가벼운 리튬 원자와 가장 무거운 우라늄 원자중 어느 것이 더 큰가?
107 파울리의 원리와 원소의 주기율
108 파울리가 뚱뚱한 것은 파울리 원리의 탓?
109 산소 15의 반감기는 2분이다. 그러면, 최후에 2개가 되었을 때부터 1개가 되기까지의 시간은?
110 수은도 금속인데, 왜 액체인가?
12 속임을 당하지 않기 위한 원자력의 왜?
111 원자력 발전소가 없으면 전력이 부족하다는 것은 정말인가?
112 왜 고속 증식로(高速增殖爐)가 위험한가?
113 수소 폭탄은 핵융합을 이용하여 만들었는데 왜 방사능이 나오는가?
114 일본에서 왜 원폭을 만들 수 없었는가?
115 원수폭 개발을 둘러싼 스파이 사건
116 원폭 개발과 아인슈타인의 책임
13 누구나 알고 싶어하는 우주의 왜?
117 어떻게 별까지의 거리를 측정하는가?
118 왜 행성은 모두 거의 같은 평면을 돌고 있는가?
119 우리의 몸이 초신성의 잔해로 되었다는 것이 정말인가?
120 우주에 끝이 있는가?
121 궁극의 이론은 존재하는가?

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