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과학의 숨은 재미를 일깨워주는 놀라운 과학책

우리는 이런 과학책을 열렬히 기다려왔다! 10만이 넘는 독자들이 선택한 프랑스 최고의 과학 유튜버가 들려주는 두 번째 이야기. 프랑스 최고의 과학 유튜브 채널 “생각 좀 해봅시다(e-penser)”의 운영자인 브뤼스 베나므랑은 『대단하고 유쾌한 과학 이야기』첫 번째 권을 통해서 과학의 기본 개념과 위대한 과학자들의 이야기를 흥미롭고 쉽게 독자들에게 소개했다. 이제 제2권에서 저자는 우주의 시작인 빅뱅에서부터 최신의 연구 성과인 모든 것에 대한 이론에 이르기는 현대 과학의 이론들을 두루 살펴본다. 또한 닐스 보어, 슈뢰딩거, 리처드 파인먼의 이야기를 통해서 양자역학에 대한 이해를 시도한다. 과학을 알고는 싶지만, 방정식과 이론의 복잡함에 가로막혀 접근할 엄두를 내지 못했던 사람들에게 저자는 다시 한번 쉽고 유쾌하게 과학을 설파한다. 저자의 유쾌한 설명을 따라가다 보면, 과학에 대한 거리감은 어느새 사라지고 이론들의 의미와 이론 연구를 거듭한 과학자들의 이야기가 흥미롭게 다가올 것이다. 이 책은 과학을 공부하려는 사람들뿐만 아니라 과학을 즐기고 알고 싶어하는 사람들을 위한 것이다.

우리 우주는 역사를 가지고 있다. 그렇다면 우주의 기원도 있을까?
빅뱅이란 무엇일까? 그처럼 오래 전에 일어난 일을 지금 우리가 관측할 수 있을까?
시간 여행이 가능하다는 말일까? 슈뢰딩거의 고양이는 과연 존재할 수 있을까?
토스트는 왜 항상 버터가 발린 면으로 떨어지는지의 문제도 과학이 설명할 수 있을까?

이 책은 기본적이지만 그 실체가 무엇인지 정확히는 몰랐던 질문들에 대해서 생각해보고, 그 이유를 함께 찾아가는 책이다. 과학을 멀리했던 모든 이들에게 바치는 이 책은 기초적인 것에서부터 시작하여 오늘날의 세계를 구성하고 있는 과학의 뼈대에 이르기까지 그리고 우리의 주변에서 흔히 볼 수 있는 것에서부터 시작하여 우리 눈에는 보이지도 직관적으로 이해되지도 않는 세상에 이르기까지 과학에 관한 모든 것을 다루면서도 독자들이 지루함에 빠지지 않도록 유쾌하고 재미나게 이야기들을 펼쳐놓는다. 제1권에 이어 제2권에서는 과학에 대한 좀더 깊이 있고 한 차원 업그레이드된 내용을 접할 수 있다.

우주의 기원에서부터 우주의 구석구석을 살펴보는 이론에 이르기까지
현대 과학의 맥락을 훑어보는 진귀한 이야기들
“빅뱅”에서는 우리의 우주의 시작에 대해서 이야기한다. 우리 우주의 근본적인 성질들을 소개하고, 빅뱅이라는 사건 이후 우주가 어떻게 급팽창을 겪으면서 오늘날 우리가 관찰할 수 있는 우주가 되었는지를 설명한다. 우주는 정적이지 않으며, 지금도 팽창 중이다. 그다음으로 등장하는 것은 우리가 알고 있다고 생각은 하지만, 사실은 지각할 수도 정의할 수도 없는 “시간”에 대한 이야기이다. 시간은 어떻게 정의할 수 있는가? 어린 시절의 시간과 어른이 되어서의 시간의 길이는 왜 다르게 느껴지는가? 또한 가장 관심이 가는 시간 여행의 가능성을 다룬다. 시간 여행을 떠나기 위해서는 먼저 시간 여행이 가져올 패러독스들을 해결해야 한다. 그 패러독스들은 과연 해결이 가능한지, 우리는 과거로 혹은 미래로 시간여행을 다녀올 수 있는지에 대한 이야기들이 담겨 있다.
“양자역학”이 드디어 등장한다. 현대 물리학에서 상대성 이론과 더불어 가장 중요한 이론이다. 그러나 가장 논란이 많으며 가장 이해하기 어려운 악명 높은 이론이기도 하다. 양자역학을 선도한 과학자 닐스 보어와 코펜하겐 학파에 대한 소개를 시작으로 하여 양자역학을 부정하기 위해서 고안되었지만, 양자역학을 불가분의 관계가 된 슈뢰딩거의 고양이에 대한 논의를 다룬다. 양자역학을 이해하고 과학의 대중화를 위해서 노력한 리처드 파인먼의 이야기는 독자들에게 물리학자에 대한 새로운 시각을 가지게 할 것이다. 다음으로는 “진화”에서는 생명 현상뿐만 아니라 우리 주변에서 일어난 일들의 생물학적 근거를 탐색한다. 영국에서는 자동차가 좌측 통행을 하게 된 이유는 고대 로마인에게로 거슬러올라가며 기본적으로는 대부분의 인류가 오른손잡이라는 생물학적인 부분에서 찾을 수 있다. 또한 토스터가 항상 버터가 발린 면으로 떨어지는 이유 역시 마찬가지이다.
“블랙홀”은 블랙홀의 개념에서부터 블랙홀이 어떻게 만들어지는지를 다룬다. 블랙홀을 알기 위해서는 먼저 별의 일생을 파악해야 한다. 별은 생애의 마지막에 폭발을 일으키며 붕괴하는데, 이 과정에서 질량이 충분히 큰 별은 블랙홀이 된다. 블랙홀에서는 빛조차도 빠져나갈 수 없으며, 그러므로 관찰도 불가능하다. 그렇다면 어떻게 블랙홀의 존재를 파악할 수 있을까? 블랙홀은 질량이 어마어마한 천체이므로 블랙홀의 존재로 인해서 빛이 경로에 휘어짐이 발생한다. 이를 통해서 우리는 블랙홀의 존재를 알 수 있게 된다. 그리고 블랙홀 연구에서 빼놓을 수 없는 스티븐 호킹과 웜홀을 통해서 장거리 우주 비행의 가능성을 영화 ?인터스텔라?를 통해서 대중에 알린 킵 손의 이야기를 다룬다.
“표준 모형의 한계”는 일반상대성 이론과는 모순된 듯 보이는 현상을 토대로 암흑 에너지의 정체를 밝힌다. “질량은 어디에서 생길까”에서는 질량에 대한 이해를 시도한다. “모든 것에 대한 이론”에서는 현대 물리학의 최전선에서 어떤 이론들이 연구되고 논의되고 있는지를 소개한다. 또한 초끈 이론이 가져온 혁명적인 변화에서부터 인류가 관찰하도록 하기 위해서 우주가 현재의 특성을 가지게 되었다는 인류 원리, 그리고 평행 우주의 존재 가능성을 고찰하는 다중 우주론을 다룬다.

감사의 글
서문

서론
계속 더 생각하기
90 그럴듯한 논증

빅뱅
명칭만 빅뱅
91 정적이지 않은 우주
92 너무 빠른 성운
93 과학사의 한 페이지 : 헨리에타 스완 레빗
94 너무 빠른 성운?보충 설명
95 우주에 관해서 알아둘 10가지
96 빅뱅
97 과학사의 한 페이지 : 펜지어스와 윌슨, 그리고 가모프
98 우주배경복사와 급팽창
99 급팽창과 (거의) 평평한 우주

시간
지각할 수도 없고 정의할 수도 없는 것
100 시간이란 무엇일까?
101 심리적 시간
102 물리적 시간
103 인과법칙
104 시간 여행
105 물리 현상의 가역성
106 시간의 화살은 왜 존재할까?

양자역학
그렇게 겁먹을 이유는 없다
107 기압계 이야기
108 파동일까, 입자일까?
109 이중 슬릿 실험
110 코펜하겐
111 과학사의 한 페이지 : 베르너 하이젠베르크
112 양자 상태의 중첩
113 스핀과 양자수
114 양자역학적 원자 모형과 배타 원리
115 과학사의 한 페이지 : 에르빈 슈뢰딩거
116 양자 얽힘
117 EPR 패러독스
118 존 벨과 존 클라우저
119 슈뢰딩거의 고양이
120 결어긋남
121 슈뢰딩거의 고양이
122 특이한 효과들
123 양자장 이론
124 과학사의 한 페이지 : 폴 디랙
125 양자전기역학
126 섭동 이론과 재규격화
127 과학사의 한 페이지 : 리처드 파인먼
128 양자 거품
129 그렇다면 중력은?

진화
지금도 여전히 계속되고 있는 것
130 진화에 관한 진부한 생각과 편견, 용어의 오용
131 빨간불은 왜 빨간색일까?
132 왜 영국에서는 차들이 좌측통행을 할까?
133 인지 편향
134 토스트는 항상 버터가 발린 면으로 떨어진다
135 미국의 로켓 부스터

블랙홀
그냥 지나갈 수 없다!
136 블랙홀의 개념
137 과학사의 한 페이지 : 찬드라세카르
138 블랙홀과 펄서
139 블랙홀이란 무엇일까?
140 사건 지평선
141 원시 블랙홀과 거대질량 블랙홀
142 중력 특이점
143 과학사의 한 페이지 : 스티븐 호킹
144 블랙홀의 정보 손실
145 홀로그래피 원리
146 웜홀

표준 모형의 한계
모든 것이 의심스러워지다
147 암흑 에너지
148 일반상대성 이론에 문제가 있을까?

질량은 어디에서 생길까?
질량에 대한 새로운 이해
149 게이지 이론
150 힉스 장
151 질량은 어디에서 생길까?
152 힉스 보손
153 그래서 결론은?

모든 것에 대한 이론
우주는 가장 구석진 곳까지 조화롭다
154 새로운 이론의 탄생
155 보손 끈 이론
156 타키온
157 차원의 문제
158 우주 교향곡
159 초끈 이론의 제1차 혁명
160 초끈 이론의 제2차 혁명
161 브레인
162 인류 원리
163 다중 우주론
164 결론

에필로그 : 끝이지만 끝이 아닌
역자 후기
인명 색인