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재밌어서 밤새읽는 소립자 이야기

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    책소개

    낯설고 어렵게만 느껴지던 소립자를 친근하게 만나다

    이 책은 과학을 누구나 이해할 수 있게 풀어내 일본과 국내에서 각종 우수도서와 추천도서로 선정되어 사랑받고 있는 '재밌어서 밤새읽는' 시리즈로, 일반 대중을 위해 쉽게 쓰여진 소립자 책이다. '재밌어서 밤새읽는 시리즈'의 특성을 살려 다른 소립자 책에서는 볼 수 없었던 친근한 방식으로 소립자에 관한 가장 기본적인 지식부터 최근의 다양한 소립자 연구 분야에 이르기까지 소립자라는 정체불명의 존재에 관한 많은 것들을 소개하고 있다.

    출판사 서평

    일본에서 42만부 판매된 베스트셀러 '재밌어서 밤새읽는' 시리즈
    현대물리학의 최전선인 [소립자편] 드디어 출간!
    낯설고 어렵게만 느껴지던 소립자를 이보다 더 친근하게 풀어낼 수 없다!


    소립자 물리학은 최근 과학계의 가장 핫한 이슈로 모든 물리학자들의 관심을 한몸에 받고 있는 분야다. 그럼에도 불구하고 국내에 출간된 소립자 관련 책들은 모두 어려운 전문가용 책이 대부분이다. 이 책은 과학을 누구나 이해할 수 있게 풀어내 일본과 국내에서 각종 우수도서와 추천도서로 선정되어 사랑받고 있는 '재밌어서 밤새읽는' 시리즈로, 일반 대중을 위해 쉽게 쓰여진 소립자 책이다. '재밌어서 밤새읽는' 시리즈의 특성을 살려 다른 소립자 책에서는 볼 수 없었던 친근한 방식으로 소립자에 관한 가장 기본적인 지식부터 최근의 다양한 소립자 연구 분야에 이르기까지 소립자라는 정체불명의 존재에 관한 많은 것들을 소개하고 있다.
    우주를 형성하고 있는 가장 기본적인 물질이라고 알려진 소립자, 대체 왜 이 작은 물질의 발견에 이토록 열광하는 것일까? 소립자의 정체가 무엇인지, 우리에게 왜 중요한 발견인지, 그리고 상상을 초월하는 엉뚱한 가설들과 소립자 연구를 둘러싼 물리학자들 사이의 흥미진진한 신경전까지 술술 읽다보면 어느새 소립자의 세계에 빠져들어가 고개를 끄덕이고 있을 것이다.

    힉스 입자, 11차원, 우주 탄생의 순간, 평행우주론...
    우주의 시작과 끝은 무엇일까
    세상에서 가장 작은 물질을 통해 우리가 사는 세계의 본질을 알 수 있다면?


    객관적인 사실, 구체성과 절대성을 중요시하는 연구가 아닌 가상 세계에서의 물리학 연구는 이미 아인슈타인 때부터 시작되었고 지금도 많은 연구들이 오로지 과학자의 머릿속에서 이루어진다.
    현재 소립자의 성질을 설명하는 궁극적인 이론이라고 알려져 있는 초끈이론의 경우도 11차원의 공간 속에서만 계산이 가능하다. 이 이론대로라면 이 세계 어딘가에 우리가 살고 있는 우주와는 또 다른 우주가 존재하고 있을지도 모른다. 대부분의 소립자론은 증명할 수가 없기 때문에 현재로써는 이론 물리학자들의 머릿속에서 가설로만 존재한다. 하지만 지금도 수백 명의 아인슈타인의 후예들이 소립자 물리학을 연구하고 있다.

    이렇게 많은 사람들이 소립자를 주목하는 이유는 소립자가 우리 세계의 본질을 알기 위한 연구이기 때문이다. '신이 숨겨놓은 입자'라 불리는 힉스 입자가 '이 세상 질량의 근원'임이 밝혀졌고 만일 존재하지 않았다면 질량의 기원을 밝혀내지 못했을 것이다. 그런 의미에서 우리와 아주 가까운 물질이라고 할 수 있다. 나아가 소립자 연구가 앞으로 더 진행된다면 우주가 처음에 탄생한 빅뱅의 순간, 우주가 소립자만한 크기였을 무렵에 대한 이론을 전개할 수 있게 된다. 즉 소립자론과 우주론, 양자역학과 일반 상대성 이론을 전부 융합해서 소립자 수준인 우주를 연구할 수 있게 되는 것이다.
    저자는 온갖 어려운 실험과 이론들이 모여 있는 것 같은 소립자를 이해하는 가장 쉬운 방법은 아이러니하게도 '단순함'이라고 말한다. 소립자를 하나의 물질이라기보다 개념으로 받아들이라는 것이다. '어차피 우리 머리로는 그릴 수 없을 만큼 광범위한 것'이 소립자의 세계다. 말 그대로 인간의 상상을 초월하는 미지의 영역인 것이다.

    공상과학소설에 나올법한 흥미진진한 소립자의 세계
    소립자는 우리를 꿈꾸게 한다


    물리학에서는 확률은 무의미하다고 한다. 99.9999%의 확률로 거의 확정에 가까운 이론만이 인정받고 살아남는다. 이렇게 피도 눈물도 없이 냉혹한 물리학의 세계지만 저자는 소립자 물리학에는 사람들을 꿈꾸게 하는 신기한 매력이 있다고 말한다. 100년 전 물리학자들이 머릿속으로 꿈꾸기만 하던 것들 중 지금 실현된 것이 많이 있다. 반대로 말하면 상상하지 않은 것은 절대 현실화될 수 없다는 것이다.
    지금 이 순간에도 많은 물리학자들이 현실에서 불가능할 것 같은 가설들을 머릿속으로 상상하고 그것을 증명하기 위해 노력하고 있다. 눈에 보이지 않는 것들이 사실은 우리의 근원에 가장 가까이 있다는 것, 소립자 물리학은 가장 작은 것을 연구하지만 어쩌면 가장 거대한 것을 담고 있는 학문이라고 할 수 있다. 소립자가 무엇인지 알고 싶은 과학 입문자부터 물리학의 최전선이 궁금한 사람들까지 모두를 충족시킬 수 있는 재미있으면서도 알찬 과학 교양서다.

    목차

    머리말
    감수의 글

    재밌어서 밤새 읽는 소립자 이야기
    힉스 입자는 '입자'가 아니다?!
    '소립자 연구'란?
    전 세계가 함께 만든 초거대 실험 장치
    물질을 만드는 소립자 - 쿼크와 렙톤
    힘을 전달하는 소립자 - 글루온, 광자, 위크보손
    물질이 존재할 수 있는 이유는?
    무게를 만들다! 힉스 입자
    두 천재 물리학자 겔만과 파인만

    힉스 입자와 초끈이론 이야기
    소립자는 블랙홀과 같다?
    '양자장'은 용수철로 가득하다?
    소립자의 세계는 상상불가?!
    아인슈타인과 피카소의 공통항
    힉스 입자는 어떻게 포착할까?
    소립자는 언제나 불확정
    소립자론의 구세주, 파인만
    초끈이론이란?
    초끈이론의 주역은 D-브레인
    구체적 물질에서 추상적 개념으로

    시공과 우주 창조 이야기
    소립자와 우주 탄생 이야기
    우리 주변에 '반물질'이 없는 이유
    소립자보다도 작은 소립자?!
    우주가 한두 개가 아니다?
    우주론의 현재
    시간과 공간은 사실 모호하다?
    시공간은 뽀글뽀글 거품을 낸다
    소립자의 스핀으로 시공간의 일그러짐을 측정하다

    맺음말
    참고자료

    본문중에서

    힉스 입자는 '소립자에 질량을 부여하는 입자'로 추정된다. 자세한 설명은 뒤에서 다시 하겠지만, 기본적으로 모든 물체는 질량 없이 존재할 수 없다. 그래서 힉스 입자는 '신의 입자'라고도 불린다.
    소립자 물리학 이론은 기본적으로 소립자의 질량을 0으로 두고 계산해야 하는데, 실제 소립자에는 질량이 존재하지 않는가. 이대로라면 지금까지 세운 이론에 모순이 생기고 만다. 새로운 이론을 만들어야만 한다! 전 세계의 물리학자가 이러한 딜레마에 빠져 머리를 싸매고 고민했다.
    그러던 1964년, 영국의 물리학자 피터 힉스가 '소립자에 질량을 부여하는 물질이 있는 것은 아닐까?' 하고 미지의 소립자에 대한 예측을 내놓았다. 이것이 바로 '힉스 입자'다. 힉스 입자가 실제로 존재한다면 지금까지의 이론을 그대로 살리면서도 모순 없이 설명할 수 있다.
    결국 힉스 입자의 개념이 등장하자 물리학계가 크게 들썩였다. 힉스 입자를 발견하기 위해 전 세계의 물리학자들이 발 벗고 나서기 시작한 것이다.
    ('힉스 입자는 '입자'가 아니다?!' 중에서)

    지금까지 16종류의 소립자를 소개했는데, 만약 힉스 입자가 존재하지 않는다면 이 16종류의 소립자들은 질량이 0, 다시 말해 질량이 없는 셈이 된다. 앞에서 광자와 글루온이 없으면 원자가 존재할 수 없다고 했다. 그런데 힉스 입자가 없어도 역시 원자는 존재할 수 없다. 왜 그럴까?
    '소립자의 질량이 0'이라는 말은 입자가 '항상 빛의 속도로 난다'는 뜻이다. 질량이 0인 입자는 항상 빛의 속도로 움직인다. 참고로 광자는 실제 질량이 0이다. 그래서 이름처럼 빛의 속도로 날아갈 수 있다. 여기서 흥미로운 점은 '질량이 0이면 움직임을 멈출 수가 없다'는 사실이다. 광자는 생성되는 그 순간부터 브레이크가 없어서 항상 빛의 속도로 날아다닌다. 그러다가 어떤 물질과 부딪쳐
    반응(상호작용)하면 소멸한다. 단지 그것뿐이다. 이것이 질량이 0인 소립자의 운명이다.
    ('무게를 만들다! 힙스 입자' 중에서)

    초끈이론은 이런 것이다. '크기가 없는 점에 확장성을 주면 어떻게 될까?' 앞서 말했듯 지구를 '점'이라고 생각하는 예도 그러한데, 보통은 '구'가 된다고 대답하기 쉽다. 그런데 기하학(도형에 대해 연구하는 학문)의 발상으로는 '점'이 확장되면 '선'이 된다. 점을 한 방향으로 쭉 잡아당기면 '선'이 되는 것이다. 그리고 '선'을 다시 위로 잡아당기면 '면'이 된다. 이를 0차원(크기가 없는 점), 1차원(선), 2차원(면)이라고 부른다.
    면을 다시 잡아당기면 이번에는 주사위 모양이 된다. 이를 3차원이라고 한다. 그래서 '차원'이란 사실 '방향과 확장'이라는 의미다. 0차원(크가 없는 점)은 방향과 확장이 없다(0). 1차원(선)은 한 방향으로 확장된다. 2차원(면)은 두 방향으로 확장된다. 예컨대 x좌표와 y좌표가 있는 그래프용지를 떠올리면 이해하기 쉽다. 3차원이 되면 거기에 z좌표가 추가된다.
    그리고 아인슈타인이 등장해서 4차원, 즉 네 번째 방향이 '시간'이라고 주장했다. '가로, 세로, 높이라는 3차원+시간이라는 축이 있으며, 이것이 바로 4차원이다'라고 말했던 것이다. 현재 이론에서 차원을 점점 확장하면 점(0차원) 다음으로 나오는 것이 선(1차원)이다. 이를 '끈'이라고 부른다. 그래서 "점입자였던 소립자가 확장된다=선이 된다"고 말하는 것이다.
    ('초끈이론이란?' 중에서)

    '운동경기는 참가하는 데 의의가 있다'는 말이 있는데, 소립자물리학 역시 '상상'하는 데 의의가 있다. 이론쟁이가 공상을 펼치지 않으면 실험쟁이는 '그것'을 밝혀낼 수 없다. 이론쟁이 한 사람의 공상체계가 서서히 전 세계 이론쟁이들의 두뇌를 잠식하고, 이윽고 실험쟁이도 뛰어들어 다함께 정치가를 구워삶아서 몇 조 원에 달하는 실험 장치를 완성한다. 물론 그 돈은 다 국민의 혈세겠지만.
    이렇게 냉정하게 분석하면 소립자 물리학이란 꽤 애물단지다. 그런데도 신기한 매력이 있어 우리를 꿈꾸게 한다.
    ('맺음말' 중에서)

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    저자소개

    다케우치 가오루(Kaoru Dakeuchi) [저] 신작알림 SMS신청 작가DB보기
    생년월일 1960~
    출생지 도쿄
    출간도서 0종
    판매수 0권

    1960년에 태어났다. 도쿄대 물리학과를 졸업하고 캐나다 맥길대학 대학원에서 고에너지 물리학으로 박사과정을 수료했다. NHK 인기 교양 프로그램 [사이언스 ZERO]를 비롯하여 각종 TV, 라디오와 강연에서 종횡무진 활약 중이다. 주요 저서로는 [무섭지만 재밌어서 밤새읽는 과학 이야기] [이과 바보 문과 바보] [과학의 미해결 문제들] [한 권으로 충분한 양자론] [한 권으로 충분한 시간론] 등 다수. 가장 최근작으로는 [99.996%는 통과-진화와 두뇌의 정보학](공저)이 있다.

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    생년월일 -
    출생지 -
    출간도서 0종
    판매수 0권

    신라대학교 일어교육학과 졸업. 일본에서 지내며 번역가로서의 꿈을 키웠습니다. 언제나 번역에 대한 열의가 가득해 다양한 일본 책을 국내 독자들에게 소개하고자 노력합니다. 현재는 엔터스코리아에서 일본어 번역가로 활동하고 있습니다. 주요 역서로는 《초등학생을 위한 자연과학 365》 《재밌어서 밤새읽는 소립자 이야기》 《물리와 친해지는 1분 실험》 등이 있습니다.

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    정성헌 [감수]
    생년월일 -
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    판매수 0권

    전국과학교사모임 회장, 과학을 좋아하는 사람들 대표. 현재 경북일고등학교에서 수석 교사로 재직 중이며, 한국과학재단 주최 제6회 올해의 과학교사상, 한국물리학회 우수물리교사상과 경상북도교육청 경북교육상을 받았다. 일본물리학회, 한국물리학회에서 다수의 과학 논문을 발표하였고, 일본물리학회에서 우수논문상을 받은 바 있다. 아이들에게 신나는 과학을 가르치기 위해 융합인재교육(STEAM) 리더스쿨과 교사연구회를 운영하고 있으며, 경북과학축전, 안동길거리과학마당 등 전국의 각종 과학축전 행사를 기획 진행하고 있다.

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