도서 소개

《과학의 눈》은 다양한 분야의 과학 지식을 복잡하게 설명하는 대신 한 장의 이미지로 함축해 눈앞에 대령하는 책이다. 책장을 넘길 때마다 호기심을 자극하고 강렬한 인상을 남기는 이미지들의 향연이 펼쳐진다. 무엇보다 과학을 시각적으로 탐구하는 과정을 보여 줌으로써 오늘날 인류가 도달한 과학적 이해와 성과에 시각적 정보가 얼마나 큰 역할을 해 왔는지 증명한다.

하버드대학교에서 ‘인문·사회’ 전공 학부생들을 위해 마련한 ‘과학’ 강의가 《하버드 문과생의 과학 수업》으로 태어났다. 과학을 전공하지 않는 학생들을 위한 수업인 만큼 개론의 형태를 띤 이 책에서는 우주, 지구, 생명이라는 세 가지 대주제 아래 고대부터 지금까지 인간이 자연 세계를 탐구해 온 과정을 폭넓게 살펴본다.

지구가 태양을 공전하고, 대륙이 이동하며, 생명체가 진화해 왔다는 사실은 오늘날의 지식으로 언뜻 당연해 보이지만, 그것을 처음 발견했을 때는 세상을 뒤엎는 심대한 통찰이었다. 발견의 과정 역시 순탄치 않았으며, 자연의 퍼즐을 맞추고자 뛰어든 과학자들이 엉뚱한 지점에서 헤매거나 잘못된 선택으로 막다른 길에 이르는 흑역사를 남기기도 했다. 《하버드 문과생의 과학 수업》은 이 같은 탐구의 여정을 좇아가면서, 과학이란 완성된 지식이 아니라 끊임없이 관찰하고 질문하고 증명해 가는 과정임을 보여 준다.

  출판사 리뷰

과학의 눈

* 망원경으로 달의 크레이터를 관찰하고 그린 갈릴레오의 달 그림
* 병사들의 사망률을 극적으로 낮춘 나이팅게일의 원그래프
* 우주가 팽창하고 있다는 증거를 최초로 제시한 허블의 선그래프
* 지구 온난화 실태를 한눈에 보여 주는 온난화 줄무늬
* 코로나19의 원인을 밝힌 SARS-CoV-2의 주사전자현미경 사진
* 복잡한 뇌 구조를 개별 뉴런 수준까지 매핑하려는 트랙토그램

백 마디 설명보다 명확하고 설득력 높은 ‘시각화’의 힘
과학 발전을 이끈 기념비적인 시각화 자료를 한 권에 담아내다!

1911년, 〈뉴욕이브닝저널〉의 편집자 아서 브리즈번은 광고주들의 모임에서 다음과 같이 조언했다. “사진을 이용하세요. 천 마디 말의 가치가 있습니다.” 우리는 이 말에 익숙할뿐더러 광고 이미지들에 시달리고 있다. 그 이미지들은 우리의 두뇌에 스며들어 말보다 더 효과적이고 즉각적으로 욕망을 불러일으킨다. 이미지가 그토록 강력한 이유 중 하나는 이미지에 포함된 정보가 ‘병렬적으로’ 동시에 전달되기 때문일 것이다. 반면에 말이나 글이 통하려면 단어가 차례대로 전달되고 소비되어야 한다. 이미지에는 색상, 형태, 물체 사이의 거리, 물체의 집합, 얼굴의 표정과 몸의 자세, 움직임, 장소의 분위기 등 많은 세부 정보를 담을 수 있다. 우리 뇌는 이 모든 것을 놀랍도록 빠르게 해석한다. 광고에서 이미지가 특별한 힘을 발휘하듯 과학에서도 그렇다. 《과학의 눈》은 150가지 이상의 예시를 통해 과학에서 이미지가 얼마나 중요하고 어떻게 활용되는지 보여 준다.

보이지 않는 것을 보이게 만들기
“현실의 99.9%는 인간의 감각으로 인지할 수 없기 때문에 이미지의 도움이 중요하다.” 건축가이자 발명가, 미래학자인 버크민스터 풀러가 한 말이다. 이 세계에는 우리 눈에 보이는 것보다 훨씬 더 많은 것이 존재한다. 공기는 미세한 먼지 입자와 물방울로 가득하고, 무수한 원자와 분자로 이루어져 있으며, 대부분은 제트기보다 빠르게 이동한다. 가시 스펙트럼 너머의 복사선은 빛의 속도로 지나가고, 지구 밖에서 온 입자들은 뜨거운 칼이 버터를 자르는 것보다 더 쉽게 우리 몸을 통과한다. 전기장과 자기장이 우주의 모든 공간을 가득 채우고 있으며, 무수히 많은 과정이 너무 빨리 일어나서 우리가 인지할 수 없고, 반대로 너무 느리게 일어나서 알아차리지 못하기도 한다. 일반적으로 눈에 보이지 않는 사물을 이미지로 나타내려면 현미경, 망원경, 적외선이나 고속 카메라 등 애초에 사물을 볼 수 있게 해 주는 기술이 필요하다. 이런 기술로 만들어 낸 이미지는 보이지 않는 것을 보여 줌으로써 과학적 이해를 돕는다.

데이터, 정보, 지식 그리고 시각화
과학은 우리가 사는 세계에 대한 지식을 탐구하는 학문이다. ‘지식’은 가설을 세우고 검증함으로써 얻을 수 있다. 가설을 세우려면 ‘정보’가 필요하고, 정보를 생산하고 가설을 검증하기 위해서는 ‘데이터’가 필요하다. 데이터는 대개 숫자로 이루어져 있는데, 그 자체로는 별 의미가 없다. 데이터를 이해하고, 정보를 전달하고, 지식을 전수하려면 그것을 ‘시각화’해야 한다. 그래서 모든 분야의 과학자들이 데이터를 분석하는 데서 그치지 않고 동료 및 대중과 공유하기 위해 명확하고 매력적인 시각 자료를 만드는 일을 일상적으로 하고 있다. 오늘날 거의 모든 과학 논문에는 데이터를 해석한 이미지를 함께 싣는다.

수학 모델과 시뮬레이션
갈릴레오 갈릴레이는 우주를 “수학의 언어로 쓰인 위대한 책”이라고 표현했다. 과학에서 수학은 단순히 데이터를 수집하고 분석하는 일 이상으로 중요한 역할을 한다. 과학자들은 물체와 시스템의 거동을 설명하고 예측하기 위해 대수를 이용하는데, 대수 방정식으로 현실 세계에서 일어나는 현상을 모델링할 수 있다. 지금과 같은 컴퓨팅 시대에는 초기 조건을 다양하게 적용해 수학 모델을 구현함으로써 현실 세계를 시뮬레이션해 볼 수 있다. 컴퓨터 시뮬레이션은 현실 세계와 비교할 수 있게끔 결과를 예측해 주므로 과학자들은 이를 통해 가설을 검증할 수 있다. 중요한 것은 과학자들이 수학 모델의 출력값이나 시뮬레이션 결과를 시각화해 동료 과학자들뿐 아니라 더 많은 대중이 정보에 접근할 수 있게 한다는 점이다.

과학 속의 예술
과학자가 아이디어를 구체화하면서 끼적인 낙서부터 연구 결과를 폭넓게 전달하기 위해 제작한 애니메이션까지, 과학에서 예술의 역할은 무척 다양하다. 어떤 예술가들은 과학자들과 협력해 먼 과거의 광경이나 심우주의 물체 등 우리 눈으로 볼 수 없는 대상에 관한 정보가 담긴 장면을 만들어 내기도 한다. 이렇게 표현된 창작물은 복잡한 주제를 이해하기 쉽게 만들어 더 많은 대중에게 과학 지식을 전달해 준다. 때로 예술가들은 과학적 아이디어를 더욱 추상적으로 표현함으로써 지식 전달을 넘어 감동을 불러일으키기도 한다. 예술가와의 협업으로 과학자는 자신의 연구를 명확하게 보여 줄 수 있고, 과학이 가져다주는 새로운 통찰은 예술가에게 풍성한 영감을 준다. 과학과 예술의 협업은 학문의 경향이 STEM(과학, 기술, 공학, 수학의 융합)에서 STEAM(예술을 뜻하는 A까지 포함)으로 변화함에 따라 점점 더 보편화하고 있다.

《과학의 눈》은 다양한 분야의 과학 지식을 복잡하게 설명하는 대신 한 장의 이미지로 함축해 눈앞에 대령하는 책이다. 책장을 넘길 때마다 호기심을 자극하고 강렬한 인상을 남기는 이미지들의 향연이 펼쳐진다. ‘이런 사진은 대체 어떻게 찍었을까?’, ‘내 몸의 세포가 저렇게 생겼다고?’, ‘이 알쏭달쏭한 이미지의 정체는 뭐지?’ 하는 궁금증을 느끼며 각각의 설명을 읽어 나가다 보면 어떤 지점에서는 의문이 풀리고, 또 다른 지점에서는 그 분야를 좀 더 알아보고 싶은 의욕이 샘솟기도 할 것이다. 그리고 누구라도 과학의 매력에 빠져들 수밖에 없을 것이다.

하버드 문과생의 과학 수업

“늘 질문하라. 그리고 의심하라.
증거가 탄탄한지,
추론이 그 증거를 제대로 따랐는지 확인하라.”

“중요한 질문을 던질 수 있다는 것은 인생의 모든 면에서 꽤 유용한 재주다. 질문은 우리가 존재하는 모든 영역에서 발전을 자극하는 중요한 도구다. 그렇다면 언젠가 질문이 고갈되는 날이 올까? 과학 발전의 한 가지 인상적인 결과는 배우면 배울수록 더 많이 질문하게 된다는 점이다. 지식의 축적으로 알게 된 내용에서 파생되는 질문이 늘어나면 늘어났지 줄어들지 않는다는 사실이 어찌 보면 역설적이지만, 자연의 비밀을 더 많이 배워 가면서 따라오는 새로운 질문은 까도 까도 끝이 없는 양파처럼 무한하다.” - ‘들어가는 말’에서

우주, 지구, 생명을 아우르는 넓고 깊은 과학 수업
관찰하고 질문하고 증명해 온 과학적 탐구의 여정
하버드 강의 노트에서 태어난 통합 과학 교양서

하버드는 왜 문학과 철학, 정치와 경제를 공부하는 학생들에게 과학을 가르칠까? 하버드대학교 학부 교육의 핵심은 ‘교양’이다. 다시 말해 폭넓은 교양 교육으로 학문 간 경계를 넘어 세상을 입체적으로 이해하는 힘을 기르는 것이다. 이 같은 취지로 과학을 전공하지 않는 학생들을 위해 개설한 과학 입문 강좌를 《하버드 문과생의 과학 수업》에 옮겨 담았다.

천체물리학 분야의 세계적인 석학 어윈 샤피로 교수가 이끈 이 수업에서는 먼저 하늘을 올려다보며 우주의 베일을 벗기고, 이어서 지구를 들여다보고, 마지막으로 생명을 이야기한다. 샤피로 교수는 우주, 지구, 생명이라는 세 가지 대주제 아래 인류가 지금껏 자연 세계를 탐구해 온 여정을 차근차근 펼쳐 보인다.

이 여정에는 뉴턴의 중력 법칙이나 아인슈타인의 상대성이론처럼 과학사에 혁혁한 공을 세운 발견뿐 아니라, 천동설이나 범생설처럼 이미 틀렸다고 증명된 케케묵은 이론이나 가설도 포함된다. 샤피로 교수는 이런 이야기를 통해 과학이 진리의 백과사전이 아니라 끝없이 질문하고 가정하고 증명하면서 발전해 가는 과정임을 역설한다. 과학은 인간의 정신적 활동이 최전선에서 이루어지는 영역이지만, 과학이 발전해 가는 과정에는 잘못된 추론이나 실패한 실험과 같은 시행착오가 수두룩하다. 어떤 가설이 옳은지 다투는 첨예한 논쟁은 물론, 발견의 열매를 하루라도 먼저 따기 위한 경쟁도 치열하다. 또한, 과학은 기술 발전 덕분에 앞으로 나아가고 기술 역시 과학의 성과에 힘입어 더욱 발전한다. 《하버드 문과생의 과학 수업》에서는 이처럼 다면적인 과학 탐구의 여정을 좇으며 증거를 바탕으로 사고하는 과학적 방법을 배우고 생각의 폭을 넓혀 간다.

샤피로 교수는 과학이 질문에서 시작된다고 강조한다. 그리고 배울수록 더 많이 질문하게 된다고 말한다. 질문이 탐구로 이어져 이해에 이르며 또 다른 질문으로 더 멀리 나아가기 때문이다. 《하버드 문과생의 과학 수업》을 통해 질문에서 시작해 자연을 바라보는 인류의 관점을 뒤바꾼 중요한 과학적 발견들을 살펴보며, 그 발견들이 또 어떤 새로운 질문들로 확장됐는지 확인해 보자.

과학은 세상을 이해하는 또 하나의 언어다!

현대인의 일상을 조금만 들여다봐도 우리의 모든 활동이 과학의 성취와 발전에 얼마나 크게 의존하는지 알 수 있다. 과학 없이는 하루도 돌아가지 않는 현대 사회에서 과학은 세상을 이해하는 또 하나의 언어다. 물론 과학적 배경지식을 갖춘다고 해서 우리가 마주하는 모든 일을 이해하고 상황마다 현명한 선택을 내릴 수 있는 것은 아니다. 하지만 과학이라는 탐구 방법은 우리가 중요한 질문에 답을 구하고 그 답을 비판적으로 검토하여 현명한 선택을 할 수 있게 길을 제시해 줄 것이다. 당연한 말이지만 과학은 이과의 전유물이 아니며, 《하버드 문과생의 과학 수업》 역시 문·이과 구분 없이 모두에게 열려 있다.

  작가 소개

지은이 : 잭 챌로너
대중의 눈높이에서 쉽고 재미있게 볼 수 있는 전문 과학 도서 작가로 활발하게 활동하고 있다.저서로는 《1001 Inventions: That Changed the Way We Live》《DK eyewitness guides ENERGY》《과학 이야기(한 권으로 읽는 500년간 과학 발견의 하이라이트) (북스타)》 등이 있으며 그 외에도 공저로 《DK Essential Sc ience: The Digital Revolution》 등이 있다.

지은이 : 어윈 샤피로
하버드대학교 팀켄 석좌교수로, 1983년부터 2004년까지 하버드-스미스소니언 천체물리학센터를 이끌었다. 중력장이 전파 신호에 시간 지연을 일으킨다는 ‘샤피로 시차 효과(Shapiro time delay)’를 이론적으로 예측하고 실험으로 입증한 공로로 2013년 미국물리학회 아인슈타인상을 받았다. 이 외에도 여러 연구 업적을 인정받아, 윌리엄 보위 메달, 프랭클린연구소 마이컬슨 메달, 알베르트 아인슈타인 메달, 제러드 카이퍼상 등 다수의 과학상을 받았다. 미국국립과학원(NAS), 미국예술과학아카데미(AAAS), 미국철학아카데미(APS) 회원으로 선출된 세계적인 석학으로, 학문 간 경계를 넘나드는 융합적 연구와 교육으로 오랜 시간 과학계의 존경을 받고 있다.

  목차

과학의 눈
하버드 문과생의 과학 수업

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