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수학으로 보는 우주 : 중고등학교 수학으로 우주의 핵심을 계산한다

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    책소개

    수학이 없다면 우주도 없다

    우주와 천체의 아름다움이 가득 담긴 천체 사진은 우리 모두를 감동시키기에 충분하다. 그러나 동시에 그 불가사의한 모습은 여러 가지 의문을 떠올리게 하기도 한다.
    ‘그 천체는 얼마나 멀리 있으며 실제 크기는 어느 정도일까?’
    ‘구조는 어떠하며 어째서 그런 모양이 되었을까?’
    ‘과연 무엇으로 이루어져 있을까?’
    ‘언제 생겼으며 어떻게 진화해 왔을까?’
    이러한 여러 가지 의문에 답하는 것이 바로 천문학이다.
    이들 의문에 답하기 위해서는 먼저 거리와 크기, 질량, 나이, 또는 에너지와 속도 등 ‘물리량’을 수치로 파악해야만 한다. 숫자로 표현되지 못하는 사물은 아무리 이해하려고 해도 제대로 할 수 없으며, 결국 헛된 이야기나 공상에 그쳐 버린다.
    이 책에서는 여러 가지 천문 현상에 대해 먼저 그 물리적 이치를 알기 쉽게 설명한다. 그리고 그들을 나타내는 물리량이 어떻게 측정되고 계산되는지에 대해 예를 들면서 소개한다. 계산은 대부분 곱셈이나 나눗셈으로 되어 있는데, 다소 어려운 미적분 등도 종종 나온다. 그러나 대략적인 의미를 파악할 수만 있다면, 세세한 부분에 얽매이지 말고 건너뛰어 앞으로 나아가기 바란다.
    각각의 장은 대략 지구로부터의 거리에 따른 순서로 구성되어 있다. 하지만 반드시 순서를 따를 필요 없이 각자 흥미를 느끼는 천체나 현상부터 읽어도 된다. ‘좀 더 알고 싶다!’라는 이름의 보충 학습 자료 코너도 마련해, 쉬면서 읽을 수 있는 주제를 다루었으니 함께 익히기 바란다.

    출판사 서평

    ● 태양계, 별과 성간 공간, 성간 물질과 별의 형성, 은하와 우리은하, 우주의 핵심 사항을 빠짐없이 정리
    이 책의 주제는 ‘수학으로 보는 우주’이다. 우리 지구에서 가장 가까운 달에서 시작해 태양과 행성을 포함한 태양계를 먼저 다룬다. 그리고 거기서부터 성간 공간으로 나아가 항성과 성간 물질, 항성의 탄생과 최후의 주요 사항을 정리한다. 더 나아가서는 태양계가 속한 우리은하와 그 중심의 블랙홀은 물론, 외부 은하와 우주 전체의 구성 원리를 빠짐없이 이해할 수 있도록 구성했다.

    ● 행성·항성·블랙홀·은하·우주의 크기와 질량, 그리고 온도, 밝기, 수명 등 중고등학교 수준의 수학으로 계산
    행성·항성·블랙홀·은하·우주에 관해 설명할 때는 그 물리적·화학적 특성을 빼놓을 수 없다. 여기서 기본적으로 등장하는 것이 바로 크기·거리·부피·질량·온도·밝기·수명 등이다. 이러한 사항은 우리가 천체와 우주를 이해하는 데 반드시 필요한 기본 사항들이다. 이 책에서는 중고등학교 수준의 수학을 통해 천체와 우주의 핵심 사항을 파악할 수 있다.

    ● 계산의 과정을 220여 장의 정밀한 그림과 사진으로 동시에 파악
    이 만든 책은 모두 뛰어난 그래픽을 바탕으로 하고 있다. 즉 Newton은 세계 최고 수준의 일러스트레이션과 사진을 통해 과학의 원리를 이해시키는 것을 편집 방침으로 하고 있다. ‘수학을 통해’ 우주를 이해하는 경우에도 이 원칙은 예외 없이 적용된다. 계산의 과정은 물론, 그 바탕에 있는 원리를 220여 장의 뛰어난 그림과 사진을 통해 더 정확하게 이해할 수 있다.

    ● ‘천문용 단위’ 등 우주와 천문학을 이해하는 ‘보충 학습 자료’ 별도 제공
    천체와 우주라는 광범위한 내용을 이해하는 데는 여러 가지 배경 지식이 필요하다. 우주에 관한 다양한 분야의 다양한 지식은 종횡으로 서로 연결되어 있기 때문이다. 이 책에서는 ‘천문용 단위’ ‘로그와 지수’ ‘우주의 남북’ 등, 이 책의 본 내용을 이해하는 데 필요한 ‘보충 학습 자료’를 별도로 제공해, 독자들이 좀 더 효율적으로 학습할 수 있도록 도와 준다.

    ● 최고의 과학 단행본을 추구하는 ‘뉴턴 하이라이트 시리즈’
    월간 과학 잡지 Newton은 수준 높은 과학 기사를 최고의 사진과 그림 자료로 구성해 독자에게 전달하고 있다. Newton의 기사 중에서도 특히 독자의 호평을 받은 기사를 특정한 주제별로 재구성해서 매달 한 권씩 펴내는 것이 ‘뉴턴 하이라이트 시리즈’이다. <주기율표> <상대성 이론> <인공 지능> <인체와 첨단 의학> <미분과 적분> 등 100여 권의 자매편들도 절찬리에 판매되고 있다.

    목차

    서문
    우주의 전체 모습 / 천문학에서 중요한 세 가지의 양

    1장 태양계
    지구의 반지름 / 지구의 질량을 쉽게 구하는 방법 / 달까지의 거리 / 지구의 질량 / 달의 질량 / 태양까지의 거리와 반지름 / 태양의 질량 / 태양의 광도와 온도 / 태양의 수명 / 행성의 궤도 반지름 / 행성의 온도, 생명 생존 가능 영역 / 태양계의 끝

    2장 별과 성간 공간
    항성과 HR도 / 별의 등급과 거리 / 가까운 별까지의 거리 / 먼 별까지의 거리 / 별의 질량 / 성단까지의 거리 / 별의 수 / 별의 질량 함수와 광도 함수 / 블랙홀의 반지름

    3장 성간 물질과 별의 형성
    성간 물질 / 별의 형성 / 별이 태어나는 환경 / 중력 불안정성 / 여러 가지 불안정성 / 천체의 파동 현상 / 전리 수소(H II) 영역 / 별의 일생과 초신성 / 초신성의 잔해 / 충격파

    4장 우리은하
    은하수의 모습 / 우리은하 중심까지의 거리 / 태양의 공전 주기 / 우리은하의 질량 / 암흑 물질의 질량 / 우리은하의 질량 분포 / 우리은하의 지도를 그린다 / 우리은하 중심의 활동과 폭발 / 우리은하 중심의 대폭발 / 우리은하 중심의 블랙홀 / 우리은하의 자기장

    5장 은하 (외부 은하)
    은하의 형태 분류 / 은하의 거리 / 은하단의 거리 / 안드로메다은하의 질량 / 나선팔 ① : 팔이 생기는 메커니즘 / 나선팔 ② : 팔이 밝게 빛나는 이유 / 나선팔 ③ : 막대 나선 은하와 별의 형성 / 은하의 활동 ② : 우주 제트 / 은하와 별의 최소 질량 / 은하단의 질량

    6장 우주
    거대 블랙홀의 반지름 / 블랙홀의 에너지 / 우주 전체의 반지름과 부피 / 우주의 질량 / 우주의 나이 / 동적인 우주 / 우주를 되돌아보자

    * 좀 더 알고 싶다! (보충 학습 자료)

    천문용 단위 / ‘천문학적인 수’에 익숙해지자 ― 로그와 지수 / 미분과 적분 / 우주 엘리베이터의 케이블 / ‘성간 흡수의 법칙’을 이용해 꽃잎의 수를 헤아려 보자 / 암흑 성운에 들어가면 새까만 어둠 / 천체의 회전, 우주의 남북 / 은하 문명의 수를 계산한다 / 지상의 소용돌이, 은하의 소용돌이 / 은하 수조 실험 / 만약 블랙홀에 빨려들어간다면?

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