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흥미롭고 유익한 과학 생활로 도약하기 위한 교양 과학 입문서 『고중숙 교수의 과학 뜀틀』. 책에는 오랫동안 저자가 영재교육과 강연 및 저술 활동을 해오며 몸소 깨달은 ‘과학 공부’와 ‘과학하기’에 대한 효과만점 노하우가 오롯이 담겨 있는 이 책 속에는 독창적이고도 흥미로운 문답들이 가득하다. 총 6부 12장으로 구성된 이 책에서 저자는 본문의 모든 주제들에서 가장 일상적 실마리로부터 시작하여 관련 분야의 가장 심오한 내용에까지 잘 연결되는 길을 찾아가는 방식으로 이야기를 풀어내고 있다.

과학 공부, 어떻게 시작해야 할까? 과학의 시야를 넓히자!
지금 필요한 것은, 야무진 기본기와 과학의 숲 전체를 보는 눈!
‘과학의 뜀틀’을 딛고 흥미롭고 유익한 과학 생활로 더한층 날아오르자!
★ 2015년 한국출판문화산업진흥원 우수출판콘텐츠 당선작 ★

흥미롭고 유익한 과학 생활로 도약하기 위한 교양 과학 입문서 『고중숙 교수의 과학 뜀틀』은 대개 학교에서 수학, 물리학, 화학, 생물학, 지구과학 등 각각의 과목 별로 과학을 가르치고 공부하는 방식이, 자연과학에 대한 전체적 이해의 틀을 갖추는 데 방해가 된다는 점에 주목한 저자가 집필한 통합 과학 입문서이다. 무엇보다 저자는 오늘날의 과학은 예전처럼 ‘자연과학’만을 가리키는 ‘좁은 의미로서의 과학’이 아니라 그 시야를 한껏 넓혀 ‘앎의 총체’를 뜻하는 ‘넓은 의미로서의 과학’으로 여겨야 함을 강조하며, 독자들이 과학을 체계적으로 이해하고 탐구해나갈 수 있도록 안내하고 있다.

서울대학교 자연대학 화학과를 졸업하고 미국 애크런대학교에서 레이저분광학으로 박사학위를, 미국 피츠버그대학교에서 박사후과정을 지낸 이 책의 저자 고중숙은, 현재 국립순천대학교 화학교육과 교수로 재직하며, 올바른 과학 교육과 과학 문화의 저변 확대를 위해 활동하고 있다. 오랫동안 저자가 영재교육과 강연 및 저술 활동을 해오며 몸소 깨달은 ‘과학 공부’와 ‘과학하기’에 대한 효과만점 노하우가 오롯이 담겨 있는 이 책 속에는 독창적이고도 흥미로운 문답들이 가득하다.

- 과학이란 무엇일까? 우리는 정말 과학을 제대로 이해하고 있을까?
- 과학은 왜 존재할까? 도대체 과학 공부는 어떻게 시작해야 할까?
- ‘좁은 과학’과 ‘넓은 과학’은 무엇이 같고 무엇이 다를까?
- ‘수/물/화/생/지’로 지은 과학 건물은 어떤 모습일까?
- ‘과학의 최전선’에 중요한 ‘단위 부대’가 있다고?
- 우리가 과학을 배우고 익히는 가장 큰 목표는 무엇일까?
- 과학 전망대에 올라서면 인간의 역사와 세상의 흐름이 보인다고?
등등……

“‘과학’이란 말을 들으면 어떤 생각이 떠오르나요? 여러 가지가 있겠지만 ‘재미있다’라는 생각과 함께 막연히 ‘어렵지 않을까? 힘들지 않을까?’라는 생각이 슬며시 가로막고 나서기도 할 것입니다. 사실 과학의 재미는 그냥 마냥 재미있는 게 아니라 때때로 아주 어렵고 힘든 과정을 거쳐서 얻는 경우가 대부분입니다. 과학이 그냥 마냥 가벼운 재밋거리일 뿐이라면 무슨 가치가 있겠습니까? 저는 이 책에서 과학의 전 분야에 대한 체계적인 틀을 구축하는 데 주안점을 두고 과학의 여러 분야들을 최선의 설계도에 맞추어 아름답게 엮어내고자 노력했습니다. 책을 읽다 보면, 우리의 일상과 밀접하게 관계를 맺고 있는 ‘과학의 흥미로운 참모습’과 ‘과학하기의 진정한 재미’를 발견할 수 있을 것입니다.” - 저자의 말 중에서

고중숙 교수와 함께하는 과학함의 즐거움!
오랫동안 영재교육과 강연 및 저술 활동을 해오며 몸소 깨달은 ‘과학 공부’ 노하우가 이 한 권에!
고대부터 현대까지 과학의 새로운 장을 이끌어온 과학자들의 이야기,
과학의 중요 개념과 분류 방법, 역사적 사건들의 비하인드 스토리까지 아우르는,
알고 보면 더 재미있고 흥미로운 진짜 과학 이야기를 만나다!

총 6부 12장으로 구성된 이 책에서 저자는 본문의 모든 주제들에서 가장 일상적 실마리로부터 시작하여 관련 분야의 가장 심오한 내용에까지 잘 연결되는 길을 찾아가는 방식으로 이야기를 풀어내고 있다. 그리고 그중 제2부 〈과학의 지형도를 찾아서〉를 통해 이 책의 전반적인 여정을 소개하는 장을 특별히 마련해두었다. 이는 본문을 단순히 요약하여 안내하는 글이 아니다. 저자는 수학, 물리학, 화학, 생물학, 지구과학 등 다양한 과학의 분야로 만든 독창적인 ‘과학 건물’과, 고대부터 현대까지 과학의 지형도를 한눈에 가늠해볼 수 있는 인포그래픽 ‘과학 연대표’를 이용해 독자들이 이 책 전반의 이야기를 제대로 파악하고 자기화하며 응용할 수 있도록 기본적인 이해의 틀을 제공하고 있다. 때문에 제1부를 읽은 후 이 부분을 순차적으로 읽어보아도 좋지만, 처음부터 읽거나 각각의 부와 장을 읽어나가는 전후에 틈틈이 반복해서 읽어주면 더 효과적인 과학 공부가 가능함을 기억해두길 바란다.

제1부 〈과학을 왜 하나요?〉에서 저자는 대부분의 사람들이 한 번쯤 경험해보았을 여드름이라는 고민거리를 통해 ‘과학의 필요성’에 대한 화두를 열며, 우리가 세상을 살아가는 데 과학을 잘 이해하고 이용하는 것이 어떤 의의를 지니는지를 흥미롭게 살펴보고 있다. 또한 과학의 어원과 그 용어의 아쉬움, 그리고 ‘좁은 과학, 넓은 과학’이라는 범위의 정의 등을 바탕으로 ‘과학이란 도대체 무엇인가’ 하는 문제에 관해 독자 스스로 생각하고 고민하여 답을 구할 수 있도록 이야기를 펼쳐낸다.

제3부 〈세상은 어떻게 이루어져 있나요?〉에서 저자는 과학의 기본적인 대상이 되는 ‘자연’에 관해 이해하고자 자연의 생김새, 곧 자연의 구성에 대해 찬찬히 살피며 세상이 어떤 것들로 만들어져 있는지를 탐구한다. 이에 원자와 원소의 차이, 원자(原子)의 원어인 아톰(atom)의 역설적 의미, 고대와 근대의 원자설 이야기, 레더퍼드 모델과 원자핵의 발견, 원자 이하 소립자와 진공의 세계, 원자 이상 분자와 우주의 세계를 펼쳐보인다. 나아가 이 세상의 구조와 관련 학문들의 개략적 분류까지 설명하며 독자들이 과학의 세계로 풍덩 빠질 수 있는 길을 안내하고 있다.

그런데 세상은 이렇게 만들어진 채로만 존재하는 게 아니다. 세상만물은 만들어지고 ‘움직이는’ 데에서 그 존재의 의의가 있기 때문이다. 이에 저자는 제4부 〈세상은 어떻게 움직이나요?〉를 통해 자연의 걸음새, 곧 자연의 운행에 대해 살펴본다. 정역학에서 동역학으로의 전환, 갈릴레오와 뉴턴 이야기, 운동의 삼원소 이야기, 나아가 이러한 움직임을 가능케 하는 자연계의 근본적인 ‘힘’들의 개념과 관계를 연극과 연예 등등 흥미로운 일상의 사례를 들어 알기 쉽고 재미있게 설명하고 있다.

그렇다면 자연은 어떻게 표현할 수 있을까? 제5부 〈과학의 최전선을 가다〉에서는 자연과학에서 중요한 역할을 하는 ‘측정과 단위’를 탐구한다. 특히 저자는 오랫동안 과학을 가르쳐오면서 제법 아쉬움을 느꼈던 우리나라 초중고교의 단위 교육에 대해 쓴소리를 아끼지 않으며, 과학적 측정의 대상을 어떻게 정의하는지, 단위가 왜 중요한지, 세계 7대 기본 단위와 유도 단위, 측정의 접두사까지 조곤조곤 설명하고 있다.

제6부 〈과학 전망대에서 보다〉에서 저자는 수학, 물리학, 화학, 생물학, 지구과학, 천문학 등 오늘날의 과학을 이루는 여러 분야들이 어떻게 분류되고 있는지, 나아가 그들의 기원부터 번성기, 전환기, 그리고 현재의 발전상까지 체계적으로 살펴보며 과학 분야들이 서로 간에 어떠한 상관관계를 맺고 유기적으로 얽혀 있는지를 재치 있는 입담으로 펼쳐보인다.

수학, 물리학, 생물학, 화학, 지구과학 공부의 맥락이 한눈에 잡히는,
시작하는 과학 여행자를 위한 효과만점 안내서!
한눈에 펼쳐보는 ‘과학의 지형도’ 연표 브로마이드 수록!

저자는 집필 과정에서 힘들었던 점으로, 여러 분야를 그저 단순히 합쳐놓는 수준을 넘어 ‘유기적으로 잘 연결된 체계’를 만드는 일을 꼽는다. “사실 요즘에 ‘융합’이나 ‘통섭’ 등을 많이 이야기하지만 이를 실제로 이루어낸 성과는 그다지 많지 않습니다. 이와 관련하여 저는 어딘지 생경하고 현학적으로 느껴지는 ‘통섭’이란 말이나, 개별 분야의 정체성을 적잖이 훼손하는 듯한 ‘융합’이란 말보다, ‘여러 분야가 각자의 고유성을 잃지 않으면서도 전체적으로 조화로운 체계를 이루어야 한다’는 점을 잘 나타내는 ‘융화’라는 말을 좋아합니다. 더하여 이 책을 쓰는 동안 저는 언제나 저의 관점을 객관화한 ‘독자들의 시각’에서 과학의 넓은 평원을 잘 둘러보고자 하는 마음으로 집필 작업을 했습니다. 제가 이 책으로 이러한 융화를 높은 수준으로 이루었다고 자만하고 싶지는 않지만, 적어도 과학이 늘 어렵게만 느껴졌던 분들, 그리고 과학을 배우기 시작한 중고등학생 청소년들과 과학에 흥미를 가진 일반인들에게 만족할 만한 도움을 줄 수 있을 것이라 생각해봅니다.”

이렇듯, 저자의 안내에 따라 ‘간결하면서도 투명한 과학 전반의 지형도’ 위를 한 걸음 한 걸음씩 나아가다 보면 과학을 체계적으로 이해하는 데 자신감을 얻는 것은 물론, 과학 전반에 대한 깊이 있는 통찰로 진정한 과학의 재미와 즐거움을 깨달아가는 스스로의 모습을 발견할 수 있을 것이다.

“단순히 다만 더 단순하지는 않게(Make things as simple as possible, but not simpler).” - 아인슈타인

들어가며 - 과학은 우리 삶의 주춧돌이자 뜀틀이다!

제1부. 과학을 왜 하나요?

01장. 과학은 반드시 필요하니까요!
여드름과 과학 ｜ 미완성의 과학 ｜ 미완성은 축복 ｜ 지식의 섬이 커질수록 의문의 바다에 접한 해안선도 길어진다 ｜ 진취적 기상을 갖자 ｜ 마무리: 여드름 대처법

02장. 좁은 과학과 넓은 과학
과학의 어원과 의의 ｜ 좁은 과학과 넓은 과학 ｜ ‘과학’이란 용어의 아쉬움


제2부. 과학의 지형도를 찾아서

03장. 과학 여행자를 위한 안내서
여행의 희열과 준비 ｜ 일석이조 안내서 ｜ 생김새와 걸음새: 구성과 운행 ｜ 자연의 표현: 측정과 단위 ｜ 과학 전망대 ｜ 과학 건물 ｜ 과학 연대표


제3부. 세상은 어떻게 이루어져 있나요? - 자연의 구성

04장. 원자와 원소
‘아톰’이 우리말인가? ｜ ‘아톰’은 역설적인 단어 ｜ 고대 원자설 ｜ 근대 원자설 ｜ 과학은 위대한 인간 드라마 ｜ 토막 난 원자: 톰슨의 푸딩 모델 ｜ 원자핵의 발견 ｜ 러더퍼드 모델과 원자 삼총사 ｜ 원자, 원소, 동위원소, 질량수 ｜ 상상으로 실감하자

05장. 진공에서 우주까지
새로운 의문 ｜ 원자 이하의 세계 ｜ 원자 이상의 세계


제4부. 세상은 어떻게 움직이나요? - 자연의 운행

06장. 정역학과 동역학
존재의 의의 ｜ 정역학에서 동역학으로 ｜ 뉴턴의 업적 ｜ 정역학과 동역학의 조화 ｜ 운동의 삼원소(삼요소): 직진ㆍ회전ㆍ진동

07장. 4대 기본력: 중력ㆍ전자기력ㆍ강력ㆍ약력
존재와 관계 ｜ 연극과 사회의 비유 ｜ 힘의 본질은 밀당 ｜ 4대 기본력: 중력ㆍ전자기력ㆍ강력ㆍ약력 ｜ 중력(만유인력) ｜ 전자기력 ｜ 강력 ｜ 약력 ｜ 통일론의 꿈


제5부. 과학의 최전선을 가다 - 단위는 측정의 기틀

08장. 단위의 중요성
단위 교육의 아쉬움 ｜ 천하 통일과 단위 통일 ｜ 혁명과 단위 통일: 미터법의 생일 ｜ 서먹한 이웃들 ｜ 단위 혼란의 값비싼 대가

09장. 국제단위계(SI)
미터법과 SI ｜ 물리량의 의미 ｜ 7대 기본 단위: 단위의 원자 ｜ 7대 기본 단위의 ‘기본적’ 이해 ｜ 유도 단위: 단위의 분자 ｜ 접두사 ｜ 기타 사항들


제6부. 과학 전망대에서 보다 - 분류와 역사

10장. 전망의 소망
전망대의 추억 ｜ 공부의 제1원리: ‘숲을 보고 나무를 보라’ ｜ 공간과 시간 = 분류와 역사

11장. 과학의 분류
넓은 과학의 분류 ｜ 좁은 과학의 분류

12장. 과학의 역사
과학과 역사의 접목 ｜ 수학의 출발 ｜ 수학은 학문의 기원과 원형 184 ｜ 학문으로서의 수학 ｜ 수학과 철학과 과학의 관계 ｜ 수학의 발전 ｜ 수학의 추상성과 현실성 ｜ 수학의 교육과 공부의 마음가짐 ｜ 물리학의 연원 ｜ 사원소설, 천문학, 아르키메데스 ｜ 과학혁명의 서막 ｜ 과학혁명의 전개 ｜ 뉴턴과 고전 물리학 ｜ 현대 물리학의 발전 ｜ 화학의 어원과 물질의 변화 ｜ 화학의 연원: 불과 술과 연금술 ｜ 연금술의 환상과 화학에의 기여 ｜ 근대 화학의 성립 ｜ 선구자 보일 ｜ 화학의 아버지 라부아지에 ｜ 근대 원자설의 대표자 돌턴 ｜ 분자설의 제창자 아보가드로 ｜ 현대 화학의 발전 ｜ 생물학의 연원 ｜ 생기론과 원자론의 전통 ｜ 사원소설의 전통 ｜ 근대 의학의 여명 ｜ 현미경과 세포의 세계 ｜ 진화론의 혁명 ｜ 유전의 비밀 ｜ 19세기 생물학의 3대 위업과 생물학의 정립 ｜ 현대 생물학의 발전 261 ｜ 생명의 신비 ｜ 지구과학의 연원 ｜ 근대의 지구과학 ｜ 현대 지구과학의 발전 ｜ 현대 천문학의 발전

나오며 - 과학의 시야를 넓히자!
찾아보기

“‘과학’이란 말을 들으면 어떤 생각이 떠오르나요? 여러 가지가 있겠지만 ‘재미있다’라는 생각과 함께 막연히 ‘어렵지 않을까? 힘들지 않을까?’라는 생각이 슬며시 가로막고 나서기도 할 것입니다. 사실 과학의 재미는 그냥 마냥 재미있는 게 아니라 때때로 아주 어렵고 힘든 과정을 거쳐서 얻는 경우가 대부분입니다. 과학이 그냥 마냥 가벼운 재밋거리일 뿐이라면 무슨 가치가 있겠습니까? 저는 이 책에서 과학의 전 분야에 대한 체계적인 틀을 구축하는 데 주안점을 두고 과학의 여러 분야들을 최선의 설계도에 맞추어 아름답게 엮어내고자 노력했습니다. 책을 읽다 보면, 우리의 일상과 밀접하게 관계를 맺고 있는 ‘과학의 흥미로운 참모습’과 ‘과학하기의 진정한 재미’를 발견할 수 있을 것입니다.” - 저자의 말 중에서

“흔히 과학은 객관적이고 논리적인 학문으로 여겨 감정적으로는 메마른 학문이라고 여기기 쉽습니다. 그런데 이는 부정적으로 보면 과학에 대한 편견이자 선입견이지만 긍정적으로 보면 과학의 중요한 장점이기도 합니다. 그러나 과학도 어디까지나 기본적으로는 인간적 활동이므로 자세히 살펴보면 수많은 인간적 애환들이 다른 어떤 분야에 못지않게 얽혀 있다는 사실을 깊이 인식해야 합니다. 게다가 더욱 중요한 것은 이러한 역사적 배경을 둘러보다 보면 과학 자체에 대한 이해도 더욱 깊어진다는 점입니다. 실로 과학의 역사는 인간의 삶과 긴밀히 관련된 과학적 진리들이 위대한 선현들에 의해 가장 절실하게 발견되어 우러나오고 추출되었던 현장들에 대한 가장 리얼한 기록이기 때문입니다.” - 본문 중에서

“과학을 흔히 ‘수/물/화/생/지’라고 일컬으면서 개별화합니다. 그리고 이렇게 나눈 분야를 또한 개별적으로 가르치고 배우는 방식이 오랫동안 통용되어왔습니다. 그런데 이런 방법이 과학 전반의 이해를 꼭 ‘방해한다’라고는 못하겠지만 크게 도움이 되지 않았던 것은 분명한 사실입니다. 그리하여 대략 반세기 전쯤부터 세계적으로 ‘융화의 물결’이 학문 분야에서 일기 시작했고, 오늘날에는 정치ㆍ경제ㆍ사회ㆍ문화 등의 분야들에도 번져가고 있습니다. 이와 관련하여 저는 ‘시계의 비유’를 제시합니다. 예컨대 ‘과학’을 ‘시계’라고 할 경우 이를 이해하려면, ①먼저 시계의 모습을 두루 관찰하고, ②시계를 낱낱의 부품으로 분해하면서 그 기능들을 이해하고, ③다시 조립하면서 전체적 체계를 완성하는 순서로 나아가야 할 것입니다. 그러므로 과학 공부도, 먼저 조망/전망/조감도/투시도와 같은 전반적 시각을 확보하고, 이어서 개별 분야를 공부하고, 끝으로 다시 전체적인 이해를 완성하는 순서로 나아가야겠지요. 여기서 중요한 것은 시계의 부품에 해당하는 개별 분야를 땜납처럼 완전히 녹여서 ‘융합’시키는 게 아니라 각자의 고유성을 유지하면서도 조화롭게 기능하도록 ‘조립’해야 한다는 점입니다. 곧 ‘융화’가 핵심이자 목표라는 뜻이지요. 따라서 앞으로 과학은 물론 다른 분야의 공부나 작업에서도 이러한 융화의 관점을 새기면서 해가면 바람직한 성과가 나오리라고 생각됩니다.” - 본문 중에서