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인류의 역사와 함께 시작된 과학의 역사!

인류의 탄생부터 현재, 그리고 미래에 이르기까지 과학이 우리의 삶을 어떻게 바꾸었으며, 또 앞으로 어떻게 바꿀 것인지에 대한 소박한 물음에서 시작된 『호모 사이언티피쿠스』. 지구가 우주의 중심이 아니며 인간은 오직 수많은 동물의 하나일 뿐이라는 깨달음에서 시작하여 현재에 이르기까지, 그리고 지구의 환경을 바꾸는 선택받은 인간으로서 미래 세계까지 과학의 전체 모습을 보여주고자 한다.

저자는 선사시대부터 현대 과학에 이르기까지 과학과 기술의 역사를 포괄적이면서도 명쾌하게 다뤘다. 각 시대별로 핵심적인 과학 지식만을 추려서 꼭 필요한 과학 지식을 손쉽게 얻을 수 있도록 구성했다. 특히 20세기 이후를 살고 있는 우리의 현재 삶을 반영하고 있는 과학기술의 모습을 정확히 파악하고자 노력하였다.

과학에서 이정표를 세웠던 대표적인 인물의 이야기를 선택해서 집중적으로 보여줌으로써 과학의 발달 과정을 특징적으로 보여준다. 더불어 각 장의 앞에 세계사와 과학사 연표를 정리해 한눈에 살펴볼 수 있게 했다. 이를 통해 과학 분야에 흥미를 갖는 많은 사람들에게 과학의 진정한 의미를 깨닫게 할 뿐만 아니라, 인류의 과학기술이 발전된 과정과 배경을 이해함으로써 좀 더 사회적인 맥락으로 과학사를 바라볼 수 있게 도움을 준다.

과학은 세상을 어떻게 움직였고,
기술은 세상을 어떻게 바꾸었나?

수학, 물리학, 화학, 천문학, 생물학부터 4차 산업혁명에 이르기까지
과학의 모든 분야를 시대별 핵심 주제로 정리한 과학사

인류가 쌓아온 과학지식을 총망라한 책
『호모 사이언티피쿠스』는 인류의 탄생부터 현재, 그리고 미래에 이르기까지 과학이 우리의 삶을 어떻게 바꾸었으며, 또 앞으로 어떻게 바꿀 것인지에 대한 소박한 물음에서 시작되었다. 이 책의 목적은 지구가 우주의 중심이 아니며 인간은 오직 수많은 동물의 하나일 뿐이라는 깨달음에서 시작하여 현재에 이르기까지, 그리고 지구의 환경을 바꾸는 선택받은 인간으로서 미래 세계까지 과학의 전체 모습을 보여주는 것이다. 이를 위해 저자는 선사시대부터 현대 과학에 이르기까지 과학과 기술의 역사를 포괄적이면서도 명쾌하게 다뤘다.
인류의 역사와 함께 시작된 과학은 우리의 삶을 풍요롭게 하는 필수 불가결한 학문이다. 과학의 역사를 들여다본다는 것은 인류 사회가 어떻게 발전하여 왔는지를 통찰한다는 것과 같다. 이를 통해 우리는 앞으로 미래가 어떻게 발전해 나갈 것인지 가늠해볼 수 있을 것이다. 이 책은 각 시대별로 핵심적인 과학 지식만을 추려서 꼭 필요한 과학 지식을 손쉽게 얻을 수 있도록 구성했다. 『호모 사이언티피쿠스』는 다른 과학사 개론서와는 그 범위가 다르다.
첫째, 과학의 시작을 생명의 기원, 인류의 탄생에서 시작해 문명의 건설과 미래사회까지 바라본다면 거시적인 시야를 얻지 않을까 하는 관점에서 서술되었다.
둘째, 많은 과학사 책이 현대과학까지만 다루는 것에 반해, 이 책은 20세기 이후를 살고 있는 우리의 현재 삶을 반영하고 있는 과학기술의 모습을 정확히 파악하고자 노력하였다.
이 책의 또 다른 특징은 과학뿐만 아니라 기술의 발전도 상당한 비중을 갖고 다루었다는 데 있다. 과학혁명의 시작이 인쇄술, 망원경과 현미경 같은 기술의 발전에서 비롯되었다는 사실은 그리 놀라운 일이 아니다. 르네상스 이후 과학과 기술이 결합하면서 이전과는 차원이 다른 엄청난 도약이 시작되었다.
이 책에서 언급하는 모든 사례는 과학에서 이정표를 세웠던 사람들의 업적을 통해 핵심적 사건들을 기술하고 있다. 과학에서 대표적인 인물의 이야기를 선택해서 집중적으로 보여줌으로써 과학의 발달 과정을 특징적으로 보여준다. 이를테면 어떤 과학자의 연구 결과가 다른 과학자와 다음 세대의 연구에 어떤 영향을 미쳤는지 살펴보는 식이다. 또한 각 장의 앞에 세계사와 과학사 연표를 정리해 한눈에 살펴볼 수 있게 했다. 이를 통해 과학의 진보와 사회의 발전이 어떻게 맞물리는지 자연스럽게 알 수 있을 것이다.

미래를 조망하는 과학사 읽기
과학사란 과학과 역사의 결합이다. 현대는 과학기술의 눈부신 발달로 말미암아 끊임없이 변해가는 세상이다. 21세기가 시작되자 과학은 세계를 지배했고, 과학자들은 기존의 정형화된 학문뿐만 아니라 기후, 환경, 경제, 문화를 비롯해 모든 분야에서 활동함으로써 과학의 역사는 모든 것의 역사가 되었다. 하지만 과학사는 생소한 용어나 이론이 복잡하게 얽혀 있어 어렵게 느끼는 이들이 많았다. 결과만 놓고 과학사를 이해하려 했기 때문에 일어나는 현상이다. 기존의 인식을 뒤엎는 과학 이론, 삶을 윤택하게 해 준 발명품, 우주나 인체 등 미지의 영역이라 여겨졌던 세계의 새로운 발견은 그 당시 사회, 경제, 문화, 철학의 배경과 밀접한 관련을 맺고 있다.
과학사는 고대에서 현대에 이르기까지 자연과학의 변천과 발달 과정을 역사적, 문화적, 사회적 관점에서 연구하는 학문이다. 자연과학은 기술과 직간접적으로 밀접하게 연관되어 있으므로 과학사와 기술사는 떼려야 뗄 수없는 관계다. 따라서 과학사는 자연과학(natural science)과 기술(technology)의 역사라고 할 수 있다. 고대부터 16세기 이전까지는 자연의 질서로부터 경험적 관찰과 합리적 사유를 통한 과학기술이 발전해온 자연철학이라고 할 수 있다. 중세에 다양한 과학적 방법이 발전하는 과정을 거치면서 근대과학이 발전하게 되었다. 또한 16세기와 17세기에 유럽에서 일어난 과학혁명에 의하여 비로소 근대과학이 시작되어 물리학, 천문학, 화학, 생물학, 천문학 등 각 분야에서 두드러진 발전을 통해 21세기에 전자공학과 생명공학의 비약적인 발달에 의하여 오늘날의 현대과학이 나타나게 되었다.
오늘날 기술을 응용과학으로 정의하는 것처럼 사회의 정치, 경제 구조는 과학기술의 연구와 개발을 주축으로 돌아간다. 과학기술을 통한 발견과 혁신은 정치, 경제, 사회, 문화 등 인류 문명에 지대한 영향을 미치고 있다. 따라서 문명사의 흐름에서 과학기술은 다른 어떤 분야보다 크다고 하지 않을 수 없다.
미국의 공상과학소설로서 미래사회를 묘사하는 데 뛰어났던 아이작 아시모프는 이런 이야기를 했다.
“현대사회에서는 과학이 이뤄낸 것에 대한 지적 개념을 모르는 한, 어느 누구도 진실로 편안함을 느낄 수 없으며, 그 문제들의 본질을 파악할 수 없다.”
따라서 예전에는 과학이 교양이 될 수 없었다 하더라도 지금은 과학도가 아니어도 과학에 대한 기초적인 지식들을 습득해야 하는 이유가 바로 여기에 있다. 과학을 무시하고 살아가기에는 과학이 현재 우리의 삶에서 너무나 큰 자리를 차지하고 있기 때문이다.『호모 사이언티피쿠스』는 과학 분야에 흥미를 갖는 많은 사람들에게 과학의 진정한 의미를 깨닫게 할 뿐만 아니라, 인류의 과학기술이 발전된 과정과 배경을 이해함으로써 좀 더 사회적인 맥락으로 과학사를 바라볼 수 있게 도움을 줄 것이다.

머리말_과학은 인류의 문명을 어떻게 바꾸었나? ……4

1장 인류의 탄생……13
기원전 600만 년~기원전 12000년의 인류의 역사
생명의 기원 | 포유류의 탄생 | 인간의 조상 | 직립 보행 | 유인원과 인간의 뇌 | 최초의 인류 | 호모 하빌리스 |
호모 에렉투스 | 네안데르탈인 | 호모 사피엔스 | 도구를 만든 초기 인류 |기후와 돌연변이, 그리고 집단 지능 |
구석기 시대 | 불의 발견

2장 농업혁명……67
기원전 12000년~기원전 1000년의 과학기술사 연표
신석기 시대 | 농업혁명의 실상 | 잉여식량과 사회조직 | 문명의 수레바퀴 | 문자의 발명 | 숫자의 발견 |
고대 문명의 밤하늘 | 이집트의 피라미드

3장 고대 그리스 시대……101
기원전 6세기~기원전 3세기의 과학기술사 연표
과학의 기원 | 자연철학과 만물의 근원 | 수와 음악, 천체 | 세계의 본질에 대한 개념들 | 아킬레스와 거북이의 경주 |
합리적인 의술의 추구 | 순수한 사유의 세계 | 아리스토텔레스의 자연철학 | 자연의 질서와 경험적 자연관 |
본질적인 것과 현상적인 것

4장 헬레니즘·로마 시대……135
기원전 3세기~기원후 5세기의 과학기술사 연표
헬레니즘 문명의 중심지 | 합리적 정신의 탄생 | 유레카! | 지구의 둘레를 측정하다 | 태양중심설을 주장하다 |
천문학의 집대성 | 대수학과 방정식 | 해부와 임상 실험 | 권력과 달력 | 모든 길은 로마로 통한다

5장 고대 중국……175
기원전 2세기~기원후 15세기의 과학기술사 연표
최고의 문명을 꽃피우다 | 주비산경과 구장산술 | 고대 중국의 천문학 | 황제내경과 본초강목 |
대항해 시대를 연 발명품 | 불로 만든 약 | 문명 기록의 역사 | 정보의 폭발

6장 중세 아랍……217
7~13세기의 과학기술사 연표
아라비아 문명 | 의학의 진보 | 천문학의 발달 | 아라비아 숫자와 0 그리고 ∞ | 연금술과 화학 |
광학의 체계화

7장 중세 유럽……239
6~15세기의 과학기술사 연표
봉건제도와 절대왕권 | 농업, 군사, 동력 | 주판파와 필산파의 투쟁 | 의학의 제도화 | 스콜라 학문

8장 르네상스 시대……259
15~16세기의 과학기술사 연표
르네상스의 기원 | 과학혁명의 토대 | 군대혁명과 인쇄술 | 대항해 시대의 개막 | 무역의 발달과 전문적 장인 |
기독교적 우주관에 대한 비판 | 해부학과 혈액순환설 | 아는 것이 힘이다 | 원근법과 입체주의 |
면죄부와 종교개혁

9장 과학혁명……301
16~17세기의 과학기술사 연표
과학혁명의 배경 | 과학혁명의 중요한 업적들 | 코페르니쿠스의 지동설 | 천문 관측의 천재 |
점성술과 행성의 타원 궤도 | 갈릴레이의 죄와 벌 | 기계적 합리주의 | 진공과 원자, 대기압 |
광학과 빛의 파동설 | 공기 압력과 실험 철학 | 현미경과 해부학, 그리고 돌고래 | 마이크로그라피아 |
뉴턴, 자연법칙의 수학적 표현 | 혜성의 귀환을 예측하다 | 인간을 동물로 끌어내리다 |
동물의 멸종과 기린의 목 | 과학학회와 이데올로기

10장 계몽 시대……385
17~18세기의 과학기술사 연표
계몽 시대의 특징 | 백과사전의 편찬 | 청량음료와 산소 | 지구의 무게를 측정하다 | 세금징수원과 프랑스 혁명 |
과학에 대한 반작용과 낭만주의

11장 산업혁명……415
18~19세기의 과학기술사 연표
증기기관과 산업혁명 | 라이덴병, 번개 , 전기 | 개구리와 전지 | 최소작용의 원리 | 천왕성, 블랙홀 |
우주체계 해설과 성운 | 지질학의 발달 | 종의 기원과 자연선택 | 웃음가스와 일산화탄소 |
색맹과 원자모형 | 원소와 원자 | 살아있는 것과 죽어있는 것 | 새로운 원소를 예측하다 |
열과 일, 에너지 보존법칙 | 열역학법칙과 엔트로피 | 기체 운동론과 통계법칙 | 브라운 운동 |
과학과 기술 | 산업혁명의 본질

12장 현대문명_지구……484
19~20세기의 과학기술사 연표
판게아와 대륙이동설 | 맨틀 대류와 해저 | 지각의 활동과 지진 | 지구궤도의 변화 |
기후와 기온, 그리고 시간 | 기후와 인간의 진화 | 지구의 나이

13장 현대문명_물질……515
19~20세기의 과학기술사 연표
빛은 입자일까 파동일까 | 이중 슬릿 실험 | 분광학, 별의 스펙트럼! | 전기와 자기 | 전동기와 발전기 |
맥스웰의 전자기파 | 빛의 속도를 측정하다 | 아인슈타인과 상대성 이론 | 진공관의 발명 | 음극선과 전자 |
X선의 발견 | 우라늄과 방사능 | 알파선, 베타선, 감마선 | 통일성과 대칭성 | 같기도 하고 아니 같기도 하고 |
흑체복사와 양자역학 | CCD와 음주측정기 | 이상한 나라의 엘리스 | 파동-입자 이중성 | 파동 방정식과 확률 |
신도 주사위 놀이를 한다 | 물질이면서 물질이 아닌 것 | 입자들의 개성은 각양각색 | 세상에서 가장 강한 힘 |
뉴트리노와 가장 약한 힘 | 가장 성공적인 이론 | 자연을 구성하는 물질 | 물질의 바다를 항해하다 |
만물의 이론 | 핵분열과 핵융합 | 빛의 증폭과 가상현실 | 극저온의 세계 | 제4의 물질 | 가장 작은 세계

14장 현대문명_생명……651
19~20세기의 과학기술사 연표
생명의 본질 | 성, 유전자 | 완두콩과 유전 법칙 | 초파리와 염색체 | 유전 정보의 운반자 | DNA와 RNA |
원자들의 결합 | X선 회절과 분자 구조 | 단백질의 구조 | 이중 나선 모형 | 유전암호 | 세포의 반란 |
광합성과 산소 | 공생과 수정 | 지구의 진정한 지배자 | 생명의 골디락스 조건

15장 현대문명_우주……717
19~20세기의 과학기술사 연표
에너지의 원천 | 별들의 거리 | 별의 구성 물질 | 은하에서 우리의 위치 | 팽창하는 우주 | 대폭발 |
우리은하의 탄생 | 블랙홀과 사건의 지평선 | 시공간에 퍼져나가는 파동 | 별들의 진화 |
암흑에너지와 암흑물질 | 우주의 나이 | 우주 탄생의 시나리오

16장 정보혁명……779
20~21세기의 과학기술사 연표
2차 산업혁명 | 전신, 전화, 라디오, 텔레비전 | 컴퓨터와 마법의 돌 | 정보의 바다를 항해하다

17장 4차 산업혁명……813
4차 산업혁명이란 무엇인가 | 4차 산업혁명의 특징 | 사람과 사물이 연결되다 | 현실보다 더 현실적인 세상 |
인간보다 더 똑똑해진 기계 | 미래의 교육과 직업

참고문헌……844
찾아보기……845

중국은 이미 하, 은, 주나라 시대부터 십진법으로 1부터 만까지 기록이 가능했으며, 춘추 전국시대에 이르러 도량기구를 만들고 부호를 만드는 등 고대 중국의 수학은 당시 다른 어느 지역보다 훨씬 앞섰다. 중국 최초의 천문학에 관한 수학 서적인 『주비산경』은 상하 두 권으로 이루어져 있다. 이것은 주나라 때 천체 관측기구로 알려진 ‘비’라는 8척의 나무막대기(지면에 세운 막대기 모양의 해시계)로 하늘과 땅을 측정하는 법을 기록한 책이다. 이 책에 수록된 ‘구고현의 정리’는 피타고라스의 정리로서 어떤 수식이나 기하학적 도식 없이 단 한 장의 그림으로 정리의 내용과 증명을 동시에 나타냈다.
『주비산경』과 비슷한 시기에 나온 『구장산술(九章算術)』은 중국 최초의 수학 전문서적으로 진나라, 한나라 때 활용되던 산술서가 후한 시대에 비로소 그 모습을 갖추게 되었다. 오늘날 전해지고 있는 『구장산술』의 판본은 위나라의 유휘(劉徽, 220~280)가 263년에 편찬하고 주를 붙인 것이며 제목 자체가 말해주듯이 9개의 장으로 나뉘어져 모두 246개의 문제가 등장하는데, 본문은 기본적으로 문, 답, 풀이의 3중 구조로 되어 있다.
ㅡ주비산경과 구장산술, 182쪽

생체는 수분을 함유하고 있어 진공에서 직접 관찰하는 것이 불가능하다. 즉 생체를 살아 있는 상태로 관찰하려면 전자를 사용하지 않는 다른 관찰법이 필요하다. 1981년 IBM 연구소의 물리학자 하인리히 로러(Heinrich Rohrer)와 게르트 비니히(Gerd Binnig)가 주사터널링 현미경(STM)이라는 장치를 개발했다. 이 현미경의 원리를 살펴보면 원자들 사이에 터널링 전류를 측정하여 원자간 거리를 측정하는 것이다.
터널링 전류는 원자 사이에 전자가 교환되면서 흐르는 전류를 말하는데, 이 전류는 원자 사이의 거리에 따라 민감하게 변하므로 전류를 측정하면 원자 사이의 거리를 정확하게 측정할 수 있다. 놀랍게도 원자 크기의 바늘로 표면을 스치듯 더듬어서 원자의 배치는 물론, 원자 주위의 전자분포까지 영상화할 수 있게 되었다. 1986년 노벨 물리학상을 수상한 이 발명으로 우리는 0.01나노미터의 해상도로 특별한 처리 없이도 물체를 관찰할 수 있게 되었다. 또한 원자힘 현미경(AFM)도 발명되었는데, 이것은 원자 사이에 밀치는 힘을 측정한다. 원자힘 현미경은 표면의 원자를 관찰하는 것 외에도 원자를 조작할 수도 있다. 즉 탐침을 시편 표면의 원자에 근접시키고 일정한 전류를 가해 주면, 원자를 탐침 끝에 부착시키거나 떨어뜨릴 수도 있어 원자로 이루어진 글씨를 쓰는 것이 가능해졌다.
나노기술은 우리가 사용하는 에너지를 태양에너지로부터 얻게 해주기 때문에 자동차나 발전소로부터 오염 물질이 아예 발생하지 않는 사회를 만들어 줄 것이다. 또한 나노기술은 우리가 오랫동안 건강하게 살 수 있도록 해줄 것이다. 암세포만 공격하여 치료하는 약물 전달 시스템이나 나노로봇이 출현할 것이며, 손상된 치아나 무릎, 엉덩이 관절을 대체하는 재료가 나노기술로 더욱 향상되어 단기간에 치료할 수 있을 것이다. 손상된 뼈를 대체하지 않고 나노입자가 포함된 약물을 투입함으로써 복원을 가능하게 할 수도 있을 것이다. 또한 생체분자를 이용하여 분자 수준에서 물질을 검출하는 나노바이오센서는 우리몸 상태를 항상 정밀하게 모니터링하는 데 사용될 것이다.
ㅡ가장 작은 세계, 648쪽