우주의 가장 위대한 생각들 : 공간, 시간, 운동 / 숀 캐럴

530.11 C319bKㄱ v.1  자연과학열람실(4층)

책 소개

숀 캐럴의 〈우주의 가장 위대한 생각들〉 3부작
‘타협 없는’ 진짜 물리학 강의

존스홉킨스대학교 물리학과 및 철학과의 자연철학 홈우드 교수 숀 캐럴이 독자들을 ‘타협 없는’ 물리학 강의로 안내한다. 제목에서 엿볼 수 있듯 담대한 이 책을 통해 저자는 스포츠나 연예인에 대한 가십처럼 물리학이 일상의 이야깃거리가 되는 세상을 꿈꾼다. 저자는 팬데믹 기간 동안 물리학자로서 세상에 기여할 수 있는 방법을 찾다가 물리 법칙을 기술하는 수식 이면에 담긴 깊은 의미를 사람들에게 알리고자 온라인에서 고전역학에서 상대성이론, 그리고 양자역학과 복잡계 이론을 아우르는 강연을 시리즈로 진행하였다. 이에 기반을 둔 이 책은 ‘우주의 가장 위대한 생각들’ 3부작의 첫 번째 책으로 17세기 뉴턴에 의해 정립된 고전역학부터 20세기 아인슈타인이 발견한 특수상대성이론과 일반상대성이론을 다룬다. 공간, 시간 및 변화의 본질에 대한 심오한 질문들에 답하는 고전역학, 휘어진 시공간에 관한 아인슈타인의 아이디어, 그리고 블랙홀과 중력파 같은 천체 현상까지, 이 책은 수 세기 전에 시작한 수학적 아이디어들에서 시작해 최신의 물리학이 거둔 성과까지 담고 있다. 수식을 은유나 비유로 대체하지 않고 접근 가능한 설명으로 정면 돌파하면서 물리 법칙의 진짜 의미를 독자들에게 안내한다. 과학저술가 브라이언 클레그는 이에 대해 “불가능하다고 생각한 대중 과학과 전문 물리학자의 수학적 세계를 잇는 다리와 같은 책”이라고 평가했다.

“물리학자처럼 시공간을 이해하고 싶다면, 바로 이 책.”
- 김범준 성균관대학교 물리학과 교수

출판사 서평

보이지 않는 것을 어떻게 보이게 할 것인가?
증명 불가능한 것들을 증명하는 현대 역학

6장에서는 아인슈타인이 특수상대성이론을 통해 공간과 시간을 생각하는 새로운 개념인 ‘시공간’ 개념을 다룬다. 시간과 공간이 독립적으로 존재하는 것이라는 오랜 통념은 아인슈타인에 의해 하나로 묶였다. 시공간을 통합된 4차원의 연속체라 생각하게 되면 시공간의 개념에 대해 완전히 새로운 결론에 다다른다.
7장은 ‘기하학’이라는 학문의 탄생부터 현대적 응용까지를 다룬다. 기하학은 흔히 2차원 평면 위 직선과 곡선들의 성질을 연구하는 학문으로 받아들인다. 전통적인 유클리드 기하학은 평평하고 휘어져 있지 않은 특수한 2차원 공간에서만 유효하다. 하지만 세상은 3차원의 공간이고 휘어져 있다. 우주의 곡률은 유클리드 기하학 너머 리만 기하학에서 답을 찾아야 한다.
8은 중력을 다룬다. 중력은 우주의 네 가지 힘 중 물체가 가진 전하에 따라 각기 다른 영향을 미치는 나머지 세 힘들과 달리 모든 것에 같은 방식으로 영향을 미친다. 이 때문에 중력을 시공간 자체의 성질로 생각하는 사고의 전환이 가능하다. 중력이 무엇이며 우리가 사는 우주에서 어떻게 작용하는지는 아인슈타인 방정식에 따라 파악할 수 있다.
9장에서는 마지막으로 우주의 가장 큰 수수께끼 중 하나인 ‘블랙홀을 다룬다. 오랫동안 블랙홀은 이론적 호기심의 대상이었다. 그러나 2020년 노벨 물리학상이 세 명의 블랙홀 연구자에게 돌아가면서 현대 천문학의 선두주자가 되었다. 천문학자들은 우리 은하에만 수억 개의 항성 질량 블랙홀이 있으리라 추정한다. 우주에 수천억 개의 은하가 있음을 감안하면 블랙홀은 우주를 이해하는 중요한 창이 될 것이다.

과학의 기쁨 : 세상을 구할 과학자의 8가지 생각법  /  짐 알칼릴리

501 A415jKㄱ  자연과학열람실(4층)

책 소개

V 복잡하고 혼란한 세계에서 우리를 구할 과학자의 생각법!
V 《어떻게 물리학을 사랑하지 않을까?》 짐 알칼릴리가 8가지로 정리한 과학의 본질
V 과학 커뮤니케이터 ‘궤도’ 추천: “과학의 경이로움과 온전한 기쁨을 알려주는 책”

“과학이란 단순히 세상에 대한 사실을 모아놓은 것이 아닙니다.
과학은 생각의 방식이자 세상을 이해하는 방식입니다.”

바야흐로 과학의 시대, 과학자의 시대다. 과학을 전공하지 않은 아마추어도 ‘과학 커뮤니케이터’의 말에 귀기울이며 양자역학에 푹 빠져드는가 하면, 과학자가 주인공인 전기영화가 국민적으로 흥행하기도 하고, 정치계도 ‘이념이 아닌 과학으로 판단하라’며 첨예하게 대립한다. 실제로 과학을 업으로 삼은 과학자는 어떤 방식으로 생각하며 살아가고 있을까?
아름다운 문장으로 자신이 진정 사랑하는 물리학의 매력을 독자에게 전해주었던 《어떻게 물리학을 사랑하지 않을 수 있을까?》의 저자, 과학자 짐 알칼릴리가 새 책 《과학의 기쁨》에서 그 질문에 답한다. 지금 이 세상에서 ‘과학자의 생각법’이 어떤 지혜를 줄 수 있는지 간결하고 쉬운 언어로 정리했다. 명실공히 영국을 대표하는 과학 커뮤니케이터이자 물리학자의 표현력으로 과학의 본질이라고도 할 8가지 사고방식에 대해 설명한다.
흔한 생각과 달리 과학의 본질은 ‘지식’이 아니라 ‘생각하는 방식’이다. 과학자는 이론보다는 과학적 방법론을 믿는다. 편견에 사로잡힌 과학자를 일컬어 ‘과학자답지 않다’고 말하는 건 그 때문이다. 오류를 검증해야 하는 과학적 방법론의 절차로 인해 과학자는 자연스럽게 개방성과 다양성을 인정하게 된다. 편견과 한계를 넘어 진리와 진보를 향해 나아가게 된다. 그런 시각에서 보면 아인슈타인도 오펜하이머도, 우주에서 가장 어려운 문제를 연구하는 현대 물리학자들도 ‘생각하는 방법’은 동일했다고 할 수 있다. 세상을 구한 과학자들의 흥미로운 머릿속을 유영하는 ‘기쁨’을 누려보자.

“과학은 제한된 감각을 넘어, 두려움과 불안을 넘어, 무지와 약점을 넘어,
더 넓은 세상을 볼 수 있는 단 하나의 방법입니다.”

하늘과 바람과 별과 인간 : 원자에서 인간까지  / 김상욱

502 김51ㅎ    자연과학열람실(4층)

책 소개

물리학자 김상욱이 전하는
세상 모든 존재들에 대한 이야기

〈알쓸인잡〉의 다정한 물리학자 김상욱이 5년 만에 신간으로 돌아왔다. 이번에는 물리학의 경계를 뛰어넘어 원자에서 인간까지 세상 모든 존재들에 대해 이야기한다. 물리학자에게 세상은 차갑게만 보일 거라는 선입견과 달리 김상욱이 과학의 언어로 그리는 세상은 그렇지 않다. 그는 말한다. 물리학자에게 사랑이란 필연의 우주에서 피어난 궁극의 우연이라고. 이보다 멋지게 과학의 언어로 사랑을 표현할 수 있을까? 저자는 기본 입자와 원자에서 시작해 존재의 층위들을 하나하나씩 밟아가며 물질과 생명, 그리고 더 나아가 우주와 인간이 어떻게 서로 연결되어 있는지 조망하며 차갑게만 느껴지던 우주가 물리학자의 시선 속에서 얼마나 따뜻할 수 있는지 보여준다. 세상을 이해하고 싶었던 한 소년의 지적 호기심이 물리학에서 화학과 생물학, 그리고 인문학으로 확장해간 김상욱의 지적 세계를 이 책에서 만나볼 수 있다. 더불어 우주와 우리에 대해 현대 과학이 도달한 지점을 한 권의 책에서 아울러 보여주고 있다는 점에서 현대인이 알아야 할 새로운 시대의 새로운 교양을 제시한다.

“이 책은 세상을 이해하기 위해 경계를 넘은 좌충우돌 여행기이자, 세상 모든 것에 대해 알고 싶은 사람을 위한 지도책입니다.” ─ 저자 서문

우리가 절대 알 수 없는 것들에 대해 : 인간의 의식에서 우주까지, 과학지식의 한계는 어디까지인가

/ 마르쿠스 듀 500 D812wKㅂ  자연과학열람실(4층)

책소개

인간의 능력으로는 절대로 이해할 수 없는 무언가가 정말 존재하는가?

우주와 자연의 미지를 개척한 과학자들의 생각과 발견을 조사하고, 우리가 알아낼 수 있는 지식에는 과연 한계가 없는지 탐구하는 『우리가 절대 알 수 없는 것들에 대해』. 리처드 도킨스를 이어 옥스퍼드 대학의 과학 대중화 사업을 이끌고 있는 책임자 마르쿠스 뒤 소토이는 이 책에서 답하기 힘든 현대과학의 경계를 7장에 걸쳐 유쾌하면서도 명확하게 풀어낸다.

책상 위에 놓인 주사위로부터 시작해, 혼돈, 물질과 우주, 공간, 시간, 무한대, 의식에 이르는 미지의 여정을 따라가게 하는 이 책에는 양자물리학과 우주론, 지각과 인식, 신경과학 등 첨단과학의 경계를 탐험하면서 현재 상황에 대한 저자의 의견과 각 분야 전문가들의 의견을 일목요연하게 정리되어 있다.

저자는 현재 알려진 과학적 지식의 한계점까지 나아가 답을 알 수 없는 질문과 그로부터 파생된 온갖 다양한 모순을 파헤친다. 세계는 예측가능한가, 우주는 무한한가, 빅뱅 이전의 시간을 알 수 있는가, 물질을 이루는 궁극의 구성성분은 무엇인가, 양자세계의 한계는 무엇인가 등 물리적 우주에서 우리가 알아낼 수 있는 지식에는 한계가 없는지, 현대과학의 극단지점으로 우리를 인도한다.

출판사 서평

우주는 무한한가?
빅뱅 이전에는 무슨 일이 있었는가?
인간의 의식은 뇌의 어느 곳에 자리 잡고 있는가?
인간의 이해를 넘는 과학지식의 극한 탐험

과학은 오랜 시간 세상 만물의 수많은 비밀을 우리 앞에 드러내주었다. 인간에게 있어 이성과 논리, 추론과 증명, 관찰과 실험은 영원히 침묵할 것 같은 생명과 우주의 미스터리를 푸는 가장 강력한 무기이자 믿음직한 도구였다. 그 어느 때보다 우리는 우주를 포함한 이 세계와 스스로에 대해 더 많이 알고 있다. 하지만 더 많이 알아낼수록 크고 본질적인 질문들이 우리에게 답을 요구하는 것처럼 보인다. 빅뱅 이전에는 무슨 일이 있었는지, 우주는 무한한 공간인지, 인간의 의식은 뇌의 어느 곳에 자리 잡고 있는지 등 현대과학이 가장 가까이 다가간 지금, 미지의 영역은 과연 언제까지 그 비밀의 문을 굳건하게 지킬 수 있을까?
《우리가 절대 알 수 없는 것들에 대해》는 우주와 자연의 미지를 개척한 과학자들의 생각과 발견을 조사하고, 우리가 알아낼 수 있는 지식에는 과연 한계가 없는지 탐구하는 책이다. 저자 마르쿠스 뒤 소토이는 리처드 도킨스를 이어 옥스퍼드 대학의 과학 대중화 사업을 이끌고 있는 책임자다. 그에 걸맞게, 답하기 힘든 현대과학의 경계를 7장에 걸쳐 유쾌하면서도 명확하게 풀어낸다.
첫 번째 경계에서는 혼돈(CAOS)이론을 바탕으로 미래를 예측하는 일의 한계를 탐구하고, 다음 경계에서는 물질의 구조에 대해 파고든다. 더 이상 쪼갤 수 없는 최소의 단위까지 점검한 후 다음 장부터는 양자역학의 반직관적인 측면과 빅뱅과 블랙홀, 시간의 상대성에 대한 논의가 차례대로 이루어진다. 여섯 번째 경계는 의식을 기원을 탐구하는 장으로, 저자는 인간 존재의 자기 인식에 의문을 표한다. 끝으로 ‘무한대’를 다루는 수학자들의 이론을 통해 과학의 한계를 바라보는 또 다른 관점을 제시한다.
현대 과학은 과연 우주의 창조와 그 크기의 한계에 대해 어떤 답을 갖고 있을까? 그리고 종교와 신은 현재까지 과학이 답하지 못하는 영역에 올바른 답안이 될 수 있을까? 저자의 책상 위에 놓인 주사위로부터 시작해, 혼돈, 물질과 우주, 공간, 시간, 무한대, 의식에 이르는 미지의 여정을 따라가다 보면 적어도 지식의 한계를 넘어서려는 인류의 의지가 결국에는 우리가 절대 알 수 없는 것이라고 여겼던 질문에도 꽤 타당한 답을 줄 것이라는 희망을 안게 될 것이다.

과학, 철학, 신학을 넘나드는
흥미로운 글쓰기

과학의 경계에서 일어나는 다양한 추측과 논증을 일반 독자가 이해하기는 사실 쉽지 않다. 하지만 이 책의 저자는 어렵고 복잡한 개념을 최대한 쉽게 설명한 뒤 본질적인 질문에 대한 탐구를 진전시킨다. 예를 들어 첫 장에서는 주사위 눈금을 맞추는 도박 이야기에서 흥미를 돋우고, 간단한 확률 수학을 거쳐 카오스, 그리고 고전역학과 결정론적 우주관까지 나아가며 우리는 ‘미래를 예측할 수 있는가’에 대한 커다란 물음에 답하는 형식을 취한다.
또한, 수학자로서의 자신의 경험과 지식을 십분 활용할 뿐 아니라, 각 방면의 석학을 찾아가 진행한 인터뷰의 내용을 추가해 경계 너머의 세계에 대한 논의에 생명력을 불어넣는다. 특히 세 번째 경계에서 쿼크의 존재를 입증하는데 기여한 물리학자이자 신학자인 존 폴킹혼과의 인터뷰는 과학과 신학의 미묘한 줄다리기를 느낄 수 있어 더욱 흥미롭다. 폴킹혼은 “우리가 알 수 없는 소수점 이하 자리에서 전능한 신이 개입하고 있다.”고 주장한다. 반면 수학자인 저자는 신이 개입할 수 있는 자연의 빈틈이 있더라도 과학과 수학으로 최대한 그 틈을 메울 수 있다고 생각한다.
현대 과학의 일곱 가지 경계를 돌고 나서 저자는 다음과 같이 말한다. “우리는 주사위를 손에 쥐고 흔들 때마다 미래의 불확정성을 있는 그대로 수용해야 한다. 손을 떠난 주사위가 어느 곳에 어떤 눈금으로 안착할지 알 수 없지만, 바로 이런 이유 때문에 우리는 주사위를 끝까지 바라볼 수 있는 것이다.” 우리는 마침내 모든 것을 알게 될까? 아니면, 인간의 이해를 넘어선 무언가가 항상 존재할 것인가? 이 책에서 그 해답을 찾아보자.

목차

지식의 0번째 경계 알려진 미지[未知]

지식의 첫 번째 경계 카지노 주사위

지식의 두 번째 경계 첼로

지식의 세 번째 경계 우라늄 한 덩어리

지식의 네 번째 경계 잘라낸 우주

지식의 다섯 번째 경계 손목시계

지식의 여섯 번째 경계 챗봇 앱

지식의 일곱 번째 경계 크리스마스 폭죽

감사의 글
그림 출처
참고 문헌
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< 출처 : 교보문고 >