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수학으로 보는 우주 : 중고등학교 수학으로 우주의 핵심을 계산한다

원제 : 數學でわかる宇宙 高校數學だけで宇宙を計算しつくそう!
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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.

* 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?

뉴턴 하이라이트 시리즈의 다른 책들

(1) 상대성 이론(개정 신판으로 대체 / 30 참조)

(2) 양자론(개정 신판으로 대체 / 43 참조)
상대성 이론과 함께 현대 물리학의 쌍벽을 이루는 양자론의 해설 입문서. 원자 이하의 극미의 세계에서 원자와 전자, 빛 등이 어떻게 운동하는지를 명쾌하게 풀이한다.

(3) 인체 - 21세기 해부학
인체 각 장기의 놀라운 능력, 우리 몸을 만드는 200종의 세포, 인체의 재생 기술 등, 인체에 관한 최첨단 정보와 과학 기술의 성과를 정밀 일러스트레이션으로 확인한다.

(4) 75은하 68항성
허블 우주 망원경과 스피처·찬드라 망원경으로 들여다본 광대한 우주의 모습. 컴퓨터 시뮬레이션으로 완성한 우주 영상 등 은하와 항성의 최신 사진과 설명으로 은하 여행을 떠난다.

(5) 시간이란 무엇인가?
‘시간은 왜 미래로 흐르는가?’ ‘과거로의 여행은 가능한가?’ ‘즐거울 때는 왜 시간이 빨리 지나가는가?’ ‘시간과 상대성 이론’ 등 시간의 물리학·생물학·심리학적 속성을 분석한다.

(6) 0과 무한의 과학
0과 무한의 개념, 그리고 절대 온도, 광자(光子), 초전도, 초유동(超流動), 블랙홀과 상대성 이론 등, 0과 무한 없이는 존재할 수 없는 다양한 과학 기술의 원리와 응용 사례를 분석한다.

(7) 뇌와 마음의 구조
인간의 희로애락의 감정을 만들어 내는 뇌의 메커니즘을 밝힌다. 뇌의 구조와 뉴런의 역할, 뇌의 진화 역사, 첨단 뇌과학 연구의 현장과 미래의 모습을 조명한다.

(8) 성(性)을 결정하는 X와 Y
신장과 골격, 생식 기관, 수명, 근력, 면역력은 물론, 뇌의 활동 패턴까지도 다른 ‘남자’와 ‘여자’. 그들의 몸과 마음의 비밀을 염색체의 차이로 파헤친다.

(9) 태양계의 모든 것(개정 신판으로 대체 / 28 참조)

(10) 인체를 지배하는 메커니즘
유전자가 말하는 ‘삶과 죽음의 시나리오’, 인체를 움직이는 혈관과 혈액의 역할, 각종 건강 정보와 차세대 질병 치료법 등, 인체의 작동 메커니즘을 첨단 과학으로 점검한다.

(11) 주기율표
오묘한 비밀에 싸인 자연계도 사실은 놀랄 만큼 단순한 메커니즘으로 이루어져 있다. 주기율표의 구성 원리와 111개 원소의 속성을 철저하게 입체 분석해 화학의 비밀을 정복한다!

(12) 공룡의 시대
육식 공룡 34종, 거대 초식 공룡 100종에 대한 철저 분석과 정교한 일러스트레이션, 그리고 공룡의 모양, 피부색, 습성, 행동 양식 등의 학술적 연구 성과 소개 등, 공룡의 모든 것을 이 책 한권에 담았다!

(13) 물의 사이언스
물은 바다를 만들고, 생명을 길러 왔다. 물의 다양한 성질, 물과 생명의 관계, 생명의 고향인 바다의 신비, 바다의 환경과 첨단 테크놀로지를 새로운 관점에서 탐구한다.

(14) 몸과 질병
우리 몸 속의 각 장기의 모습과 기능, 그들의 부조화로 생기는 질병과 치료의 메커니즘을 분석한다. 또 몸이 말하는 건강함과 질병의 신호, 과학 기술로 전개되는 미래 의학도 소개한다.

(15) 생명이란 무엇인가?
생명체는 38억 년 전에 어떻게 태어나, 어떻게 진화해서 오늘날에 이르렀을까? 생명의 장구한 변천 과정과 살아가는 메커니즘을 생생한 시각 자료와 전문가의 해설로 파악한다.

(16) 날씨와 기상
비와 눈은 왜 내리고 바람은 왜 부는가? 동북아시아의 기상은 무엇으로 결정되는가? 기상 관측은 어떻게 이루어지는가? 우리 생활과 밀접한 날씨와 기상의 모든 것을 풍부한 시각 자료로 설명한다.

(17) 이온과 원소
전류의 흐름, 뇌의 자극 전달, 음식물의 소화 등, 이온은 우리의 삶에 깊이 관여하고 있다. 이온의 기본과 화학 반응의 구조, 이온의 최첨단 연구, 그리고 화학의 또 다른 바탕인 원소의 기원을 집중 탐구한다.

(18) 우주의 형상과 역사
빅뱅부터 현재까지, 우주는 어떻게 변해 왔을까? 137억 년의 오랜 세월 동안 우주에서 어떤 사건이 어떻게 일어났는지를 최신 정보를 바탕으로 분석한다. 최신 이론과 관측 데이터를 바탕으로 한 ‘우주의 형상’도 소개한다.

(19) 별자리와 우주
우리가 보는 밤 하늘의 주인공은 우리은하의 별과 별자리와 태양계의 천체들이다. 별과 우주의 여러 가지 속성, 계절별·월별 별자리, 태양계 행성 등을 신화와 과학이라는 렌즈를 통해 깊숙이 들여다본다.

(20) 블랙홀 화이트홀
빛까지도 삼키는 블랙홀, 무엇이든 토해 내는 화이트홀. 상대성 이론이 예언한 천체들이다. 그리고 몇 광년 떨어진 공간과 공간을 일순간에 연결하는 웜홀까지…. 상식으로는 납득되지 않는 우주의 세계를 기초부터 첨단 연구 내용까지 완전 정리한다.

(21) 빛이란 무엇인가?
빛은 외부를 인식하는 수단이자 21세기 첨단 과학 기술의 꽃이다. 빛의 성질과 색깔, 빛의 정체는 물론 레이저, 광섬유, 그리고 ‘자전거보다 느린 빛’까지……, 빛의 기본과 최첨단 연구 상황을 총정리한다.

(22) 생명의 만능 소재
아미노산은 단백질의 재료이다. 그리고 단백질은 뼈나 근육으로 몸을 만들고, 혈액 속에서 산소를 운반하며, 항체로 세균을 공격한다. 생명의 만능 소재 구실을 하는 아미노산과 단백질은 과연 어떻게 이루어져 있으며, 어떻게 작용하는가?

(23) 생활 주변의 과학
현대인은 수많은 과학 정보에 둘러싸여 살고 있다. ‘설탕은 살찌게 한다, 카페인은 피로를 풀어 준다, 벼락은 금속에 잘 떨어진다, 원적외선은 음식을 맛있게 한다… 등등.’ 이러한 말들은 과연 사실일까? 흥미가 아닌 원리를 중심으로, 우리 주변의 과학을 탐구한다.

(24) 우주는 무(無)에서 태어났다.
137억 년 전, 우주는 ‘무(無)’의 흔들림 가운데서 태어나 인플레이션과 빅뱅을 거쳐, 물질과 생명을 만드는 데 필요한 수많은 조건을 갖추어 오늘날에 이르렀다. 장쾌한 드라마의 처음과 끝, 그리고 미래를 탐구한다.

(25) 신비한 수학의 세계
우리의 생활과 자연계의 움직임은 수학의 지배를 받고 있다. 주변에서 흔히 이야기되는 황금비와 프랙털, 20세기 최고의 성과로 꼽히는 상대성 이론의 확인, 우주의 크기 계산, 생각의 허를 찌르는 확률과 통계…… 등등. 난해한 수식 없이, 두뇌를 활성화시키는 ‘신비한 수학의 세계’가 여기 있다!

(26) 지구 온난화
‘바다의 섬들이 수면 아래로 잠기고, 태풍 같은 자연 재해가 빈발한다.’ 눈에 자주 띄는 언론의 보도처럼 지구 온난화 문제는 이제 ‘발등의 불’이 되었다. 지구 온난화의 원인·영향·대책은 무엇인가? 전 세계에서 보고된 최신 데이터를 중심으로 철저하게 검증한다.

(27) 태양계의 모든 것(개정 신판)
태양계는 지구와 인류의 뿌리이자 우주 탐사의 1차 목표이다. 지금도 세계 각국의 탐사선들은 ㅤㅌㅒㅤ양계의 행성과 소천체들을 계속해서 관측하고 있다. 탐사선이 보내 온 최신 사진과 데이터를 통해 태양계의 모든 것을 낱낱이 파악한다.

(28) 다윈 진화론
생물은 엄청난 오랜 세월 동안 실로 다이내믹하게 변해 왔다. 지구상에서 연출되는 ‘진화’라는 장대한 드라마의 주인공인 현재 생물의 진화의 역사와 그 메커니즘, 현대 진화학의 경향을 철저히 규명한다.

(29) 상대성 이론
시간이 느리게 흐르고, 공간이 줄어들며, 빛과 공간이 휘어지는 불가사의한 현상은 왜 일어나며 그것은 어떤 의미를 갖고 있는지를 해설한, 현대 물리학의 최고 이론을 이해한다.

(30) 차원이란 무엇인가?
아인슈타인은 우주가 3차원의 공간에 시간을 더한 ‘4차원 시공’이라고 했다. 현대의 과학자들은 우주에 ‘제5의 차원’이 있다고 주장한다. 실증되면 코페르니쿠스의 지동설에 필적할 만한 충격이 될 최신 이론을 차원의 기초와 함께 해설한다 !

(31) 허수란 무엇인가?
허수(虛數)는 제곱하면 마이너스가 되는, ‘실제로는 존재하지 않는 수’이다. 그러나 허수가 없다면 PC도 휴대 전화도 나올 수 없었다. 현대 과학 기술의 토대를 이루고 있는 허수의 탄생 과정, 성질, 다양한 적용의 예를 탐구한다.

(32) 지구의 과학
대기권, 자기마당(자기장), 대류하는 맨틀과 중심핵 등은 지구를 형성하는 기본 요소에 해당한다. 그리고 지구 표면에는 바다와 육지가 있어 수많은 생명체를 길러 내고 있다. ‘살아 있는 지구’가 활동하는 메커니즘을 생생한 화보와 전문 해설로 파악한다!

(33) DNA
DNA는 우리 몸의 설계도 그 자체이다. DNA는 부모에게서 자식에게 어떻게 전해지며, 우리의 몸을 어떻게 구성하는가? DNA와 게놈의 실체와 역할은 물론, 진화는 왜 그리고 어떻게 일어나는지도 명쾌하게 설명한다.

(34) 시간과 공간
상대성 이론은 시간과 공간을 새롭게 해석함으로써 기존 물리학을 뿌리째 흔들어 놓았다. 시간의 느려짐, 공간의 휘어짐, 시간 여행, 중력, 블랙홀 등 상대성 이론으로 설명되는 다양한 현상과 양자론, 암흑 에너지, 빅뱅, 인플레이션 등 물리학의 핵심 과제를 한번에 정리한다.

(35) 세포의 모든 것
우리의 몸은 살아서 활동하는 작은 세포들로 이루어져 있다. 핵, 미토콘드리아, 소포체, 골지체 등으로 이루어지는 세포의 구조와 기능, 전자 현미경으로 관찰한 다이내믹한 세포의 모습, 그리고 아포토시스·암세포·비만 세포·면역력·바이러스와의 관계 등, 세포와 인체의 관계를 철저히 ‘해부’한다.

(36) 확률의 세계
주사위 던지기에서 어떤 눈이 나올지는 오직 신만이 안다. 그러나 우리에게는 ‘확률’이라는 무기가 있다. ‘확률’은 ‘통계’와 합쳐져 복권·포커·경마·암호·보험·선거·일기 예보·시청률 조사 등 다방면에서 위력을 발휘한다. ‘우연’에 숨은 확률이라는 수학 법칙, 통계의 의미, 그리고 확률과 통계의 ‘함정’에 대해서 분석한다.

(37) 파동의 사이언스
외부 세계를 파악하는 데 반드시 필요한 빛과 소리는 파동이다. TV와 휴대 전화, 지진과 쓰나미, 광섬유와 암 치료용 방사선 등등, 파동은 곳곳에서 우리의 삶을 지배하고 있다. 다양한 파동의 종류, 파동의 원리와 성질, 시각과 청각의 메커니즘, 그리고 파동과 수학의 관계까지 명쾌하게 해설한다.

(38) 달 세계 여행
달은 지구의 탄생과 태양계 행성의 수수께끼를 풀 수 있는 실마리가 된다. 또 활동 영역을 우주로 넓혀 나가는 인류에게는 가장 가깝고도 발판이 되는 천체이다. 달에 관한 다양한 지식과 탐사선이 확보한 최신 정보, 그리고 탐사의 과거사와 미래 계획을 일목요연하게 정리한다.

(39) iPS 세포
인간이 손상된 장기와 난치병으로 인한 고통에서 벗어날 수 있는 빛이 조금씩 보이기 시작했다. 거의 모든 세포로 분화할 수 있는 iPS 세포(인공 다능성 줄기 세포)를 만드는 데 성공했기 때문이다. iPS 세포의 원리와 만든 과정, 현 단계의 문제점과 미래의 연구 과제 등을 집중 조명한다.

(40) 비주얼 화학
‘화학’은 원자와 분자에 대한 연구를 통해 물질의 성질을 밝히는 학문이다. 즉 우리 주변의 온갖 물질과 제품이 화학의 연구 대상이자 결과물이다. 보이지 않는 원자, 분자, 결정의 세계를 눈으로 보면서 화학의 원리를 마스터한다.

(41) 태양광 발전 (개정판으로 대체 / 117 참조)

(42) 양자론(개정 신판)
양자론은 원자나 전자, 빛 등 ‘자연계를 구성하는 주역’의 정체를 파헤치는 이론이다. 아울러 반도체, 컴퓨터, 휴대전화 등 현대 문명의 첨단 결과물을 있게 한 바탕이기도 하다. 양자론을 통해, 우리 눈에 보이지 않는 극미(極微)의 세계에서는 어떤 일이 벌어지고 있는지 알아보자.

(43) 나의 건강 성적표
우리는 여러 종류의 건강 검진을 받는다. 그 결과표에 기록된 여러 항목과 수치는 과연 무엇을 뜻할까? 수치가 정상 범위라면 정말 안심해도 괜찮을까? 이상(異常) 수치라면 어떻게 대처해야 할까? 건강 검진의 항목은 무엇을 뜻하며 수치는 몸의 어떤 상태를 나타내는지, 그와 관련된 주요 질병의 원인·증상·예방법·치료법은 무엇인지 상세히 해설한다.

(44) 도형으로 배우는 수학
우리의 생활 주변에는 무수히 많은 도형이 있다. 그래서 도형은 고대 수학자들의 주요 연구 대상이었으며, 지금도 수학의 ‘기본’ 중의 하나이다. 점·선·각·작도·면적·다각형·다면체에서부터 원·구·π와 황금비, 그리고 ‘뫼비우스의 띠’와 ‘에셔의 불가능 그림’에 이르기까지, 도형(기하학)에 관련된 기본 원리와 응용 등 도형의 모든 것을 마스터한다.

(45) 뉴턴 역학과 만유인력
지구는 시속 1700km로 자전하는 동시에, 시속 11만 km로 태양의 주위를 공전한다. 이렇게 초고속으로 회전하는 지구 위에서 우리가 편안하게 걸어다닐 수 있는 이유는 무엇일까? 또 사과는 아래로 떨어지는데, 허공의 달은 왜 지구로 떨어지지 않는가? 세상의 만물이 움직이는 원리를 설명하는 뉴턴 역학과 만유인력의 모든 것을 이해한다.

(46) 진공과 인플레이션 우주론
진공이라고 하면 흔히 ‘아무것’도 없는 공간을 떠올리기 쉽다. 그러나 진공은 조용하고 아무것도 없는 공간이 아니라, 활발하게 활동하고 있는 불가사의한 존재이다. 진공의 정체에서부터, 진공 에너지가 초기 우주를 급팽창시키고 그 후 빅뱅 우주를 만들어 냈다는 인플레이션 우주론, 그리고 4차원 시공과 초끈 이론에 이르는 현대 물리학의 첨단 과제를 해설한다.

(47) 초신성과 블랙홀
질량이 큰 항성은 일생의 최후에 폭발을 일으켜 엄청나게 밝게 빛난다. 바로 ‘초신성’이다. 그중에서도 큰 항성의 대폭발 후에는 블랙홀이 남는다. 초신성과 블랙홀은 어떻게 해서 생기는가? 블랙홀에서는 왜 빛조차 탈출할 수 없는가? 이 모든 과정과 함께, 아인슈타인이 말하는 불가사의한 4차원의 세계를 컴퓨터 그래픽으로 확인한다.

(48) 지구
행성에 생명이 존재하려면 태양과의 적정한 거리, 안정된 공전 궤도, 지축의 기울기, 자전의 길이 등 수많은 조건이 필요하다. 지구는 절묘하게 그 조건을 충족시킨 기적의 행성이다. 지구라는 행성의 기본 정보부터 46억 년에 걸친 지구와 생명의 역사, 화산과 지진의 메커니즘을 철저하게 도해한다.

(49) BEST 우주 영상
천체를 관측하는 망원경은 크게 우주 망원경과 지상 망원경으로 나누어진다. 그리고 어떤 파장의 빛을 어떤 정밀도로, 어떤 범위에 걸쳐 관측할 것인가에 따라 각각 적합한 특성을 가지고 있다. 현대 천문학의 파수꾼이자 과학 기술의 결정체인 첨단 망원경의 최신 우주 영상을 심층 분석한다.

(50) 마이크로의 세계
주사형(走査型) 전자 현미경은 가늘게 압축한 전자선을 관찰 대상에 비추면서 전체를 스캔하는데, 결정 내의 원자 배열까지 판별할 수 있어 생물학, 공학 등 다방면에 활용된다. 일상적인 감각으로는 상상하기조차 어려운 마이크로의 세계를 첨단 전자 현미경의 날카로운 눈으로 들여다본다!

(51) 미분과 적분
미분과 적분은 한마디로 ‘변화의 모습을 계산하는 수학’이다. 즉 현재 위치와 속도의 변화를 계산해서 미래의 움직임을 예측할 수 있는, 수학의 핵심 분야 중 하나이다. 미분과 적분의 근본 원리 및 그것의 탄생 배경을, 핵심을 찌르는 명쾌한 그림과 전문가의 상세한 해설로 이해한다.

(52) 생물 다양성
‘생물 다양성’이란 유전자·생물종·생태계 등 세 단계의 다양성을 종합한 개념이다. 오늘날 인간은 자연의 혜택을 받으면서도 오히려 그것을 파괴하고 오염시키고 있다. 생물 다양성은 생명의 원천이며 인간과 생태계를 유지하는 필수 자원이다. 생물 다양성의 의미, 지구 생태계의 성립 과정과 현재의 상황, 멸종 위기 동물 및 생물 다양성에 관한 핵심 자료들을 일목요연하게 정리한다.

(53) 수학 퍼즐과 논리 패러독스
‘물고기 한 마리를 얻는 것보다 물고기 잡는 법을 익히는 것이 중요하다…’ 수학의 물고기는 논리이며, 그 논리를 잡는 데는 수학적 상상력이 필요하다. ‘도형 퍼즐, 계산 퍼즐, 확률 퍼즐, 패러독스…’ 정교하게 구성된 다양한 분야의 퍼즐과 패러독스 문제들을 즐기면서 해결하는 동안, 당신의 수학적 상상력에는 멀리 보고 멀리 날 수 있는 날개가 생긴다.

(54) 미래는 결정되어 있는가?
발사된 로켓이 언제 어느 지점을 어떤 속도로 날아갈지는 정확하게 계산할 수 있다. 이처럼 우리 주변에 있는 모든 물체의 움직임은 뉴턴 역학으로 예측할 수 있다. 즉 미래는 결정되어 있는 셈이다. 그러나 극미(極微) 세계의 물리 법칙을 설명하는 양자론에서는, 전자나 원자핵 등의 움직임은 정확하게 예측할 수 없다고 말한다. 그런데 우리 주변의 물체는 전자와 원자핵 등으로 이루어져 있다. 과연 미래는 결정되어 있는가, 결정되어 있지 않은가?

(55) 뼈와 화석
뼈는 사람을 비롯한 동물의 몸을 어떻게 지탱하며 어떤 기능을 할까?
그리고 뼈와 화석을 통해서 우리는 무엇을 알 수 있을까?
사람·개·고래에서부터 멸종한 동물들, 공룡의 두개골과 삽엽충·암모나이트 등의 고생물에 이르기까지, 동물의 뼈와 골격과 화석을 통해 그들의 생태와 진화의 역사를 파헤친다.

(56) E=mc^2
E=mc ^2. 이 식에 등장하는 문자는 E, m, c, 그리고 2뿐이다. 그러나 이 단순한 식의 의미는 대단히 중요하다. ‘10원짜리 동전에도 서울에서 제주도를 비행기로 248번 왕복할 수 있는 에너지가 숨어 있다.’는 사실을 말해 주기 때문이다. F=ma와 함께 물리학의 기둥을 이루는 이 관계식이 나오기까지의 과정, 그리고 에너지, 질량, 특수 상대성 이론, 핵분열과 핵융합, 원자력 발전, 소립자, 암흑 에너지 등과의 관계를 상세히 설명한다.

(57) 희소 금속·희토류 원소
휴대 전화와 컴퓨터, 슬림형 TV, 자동차 등 현대 산업의 주요 제품에는 대부분 희소 금속이 사용된다. 화제가 되었던 희토류 원소도 희소 금속의 일종인데, 약 97%가 중국에서 생산된다. 생산지가 한정되면 공급과 가격에 문제가 생긴다. 이렇듯 중요한 희소 금속의 기본부터 특히 주목되는 희토류 원소, 그리고 안정된 공급을 위한 연구와 최신 대체 기술까지, 그림과 실물 사진을 중심으로 제시한다.

(58) 소립자란 무엇인가?
물질에서 더 이상 분할할 수 없다고 생각되는 궁극의 작은 입자가 ‘소립자’이며, 이들의 성질을 밝혀내려는 학문이 ‘소립자 물리학’이다. 소립자는 우주에 있는 물질의 ‘소(素 : 토대)’가 되는 입자이기도 하다. 소립자의 대표격인 쿼크에서부터 우주의 구성 원리를 밝히려는 초끈 이론까지, 소립자 물리학의 핵심을 알기 쉽게 정리해서 설명한다.

(59) 원자력 발전과 방사능
일본의 원자력 발전소 사고로 원자력 발전과 방사능에 대한 관심이 집중되고 있다. 이에 올바르게 대처하기 위해서라도 이들에 대한 과학적인 지식은 어느 때보다도 필요하다. ‘원자핵에서 에너지를 만드는 메커니즘은 무엇인가? 핵의 쓰레기라고 불리는 방사성 물질은 어떻게 폐기하고, 그 위험성의 실체는 무엇인가?’ 원자력과 방사능에 대한 올바른 지식을 핵심 정리한다.

(60) 자연의 기하학
이 세상에는 눈에 보이지 않을 정도로 작은 물체에서부터 우주 규모의 구조까지, 다양한 기하학적 도형들이 있다. 무중력 공간의 물방울, 원으로 보이는 오로라, 앵무조개와 주상 절리, 벌집과 곤충의 눈, 나뭇잎·서리 결정 같은 프랙털 도형, 그리고 기린·얼룩말·표범 무늬의 공통적인 구조 등등, 여러 가지 형태와 크기로 나타나는 자연계의 기하학적 도형들을 소개한다.

(61) 엄선 수학 퍼즐
특별한 지식은 필요 없다. 문제의 핵심을 이해하고 그 풀이 방법을 추리해 나가는 동안 논리적인 사고 능력을 키울 수 있는 다양한 내용, 다양한 난이도의 수학 퍼즐로 구성되어 있다. 한 문제, 한 문제, 즐기면서 도전하는 동안 당신의 수학적 사고 능력은 몰라보게 향상된다.

(62) 인체의 구조와 질병
우리의 몸은 오묘한 메커니즘으로 움직이고 있다. 그러나 어떤 이유로 그 메커니즘이 무너지면 우리의 몸은 질병이라는 고통을 겪게 된다. 알레르기와 두통 같은 흔한 문제에서부터 뇌와 폐 같은 주요 장기의 질병, 만성 피로·비만 등의 생활 건강 문제에서 암에 이르기까지, 현대인의 삶을 위협하는 주요 질병의 원인과 증상, 그 치료법을 상세히 설명한다.

(63) 0과 무한, 소수와 암호
현대인으로서 비밀번호가 없는 생활을 생각할 수 있을까? 여기에는 수학의 소수(素數)가 핵심 열쇠가 된다. 또 0과 무한이 없어도 계산은 할 수 있지만 현대의 과학기술은 성립되지 못한다. 암호, 블랙홀, 절대 온도 0°, 질량 0의 광자(光子), 진공, 미적분, 그리고 고속도로 건설에 이르기까지, 우리의 일상생활과 과학기술을 뒷받침하는 0과 무한, 소수의 모든 것을 알아본다.

(64) 하이테크의 세계
휴대 전화, 디지털 카메라, GPS, 액정 TV, 컬러 복사기…. 현대인의 생활의 일부가 된 각종 첨단 기기의 내부에는 과연 어떤 부품들이 어떤 원리로 움직이고 있을까? 평상시에는 크게 의식하지 않고 사용하지만, 거기에는 우리의 상상을 뛰어넘는 고도의 과학 기술이 적용되어 있다. 그 내부 모습과 근본 원리를 고급 일러스트와 전문가의 상세한 해설로 들여다보자.

(65) 광속 c
과학자 뉴턴은 우주의 시간과 공간은 어디에서나 일정하다고 생각했다. 그러나 우주에서 변하지 않는 것은 빛의 속도이고, 시간과 공간은 늘어나거나 줄어든다는 사실을 아인슈타인이 밝히면서 물리학은 혁명을 맞이한다. 물리의 기본이자 절대적 기준이 된 광속의 의미와 뉴턴 역학, 상대성 이론, 블랙홀과의 관계, 광속에 대한 최첨단 연구 내용을 알아본다.

(66) 시간 여행과 상대성 이론
자동차를 타고 ‘고속’으로 달려서 과거나 미래로 간다는 내용의 SF가 있다. 과연 시간 여행은 가능할까? 대부분의 사람은 어렵다고 생각하지만, 가능하다고 설명하는 과학자들도 있다. 과연 어떤 방법일까? 시간 여행과 타임머신, 이와 밀접한 관계를 가진 상대성 이론으로 보는 시공(時空) 등, 시간 여행의 핵심을 명쾌한 일러스트레이션으로 이해한다.

(67) 살아 있는 태양
지구의 생존에 결정적인 영향을 미치는 태양의 활동은 쉴 새 없이 이어지면서 주기적으로 변한다. 여기에 이변까지 겹치면서 지구에 대한 영향도 계속해서 변한다. 태양 내부와 표면에서는 무슨 일이 일어나며, 그에 따라 지구는 어떤 영향을 받는가? 태양의 활동과 지구의 관계, 그리고 태양과 같은 항성이 태어나서 죽음에 이르는 메커니즘을 최신 영상 중심으로 확인한다.

(68) 사계절의 별자리 관찰
밤하늘의 무수한 별과 별자리는 광대한 우주, 대자연의 신비, 과학의 경이로움을 말없이 가르쳐 준다. 그래서 사람들은 오랜 옛날부터 밤하늘을 관측하면서 과학의 법칙을 탐구하고 신화와 전설을 만들어 나갔다.
사계절을 대표하는 별자리와 밤하늘에서 찾아나가는 방법, 별과 별자리를 이해하는 데 도움이 되는 여러 가지 천문 지식과 신화와 전설 모두가 이 책 한 권에 녹아들어가 있다.

(69) 지능과 마음의 과학
‘남학생은 수학을 잘 하고 여학생은 어학을 잘 한다.’는 말은 사실일까? 또 이 글을 읽고 있는 당신에게는 분명히 ‘의식’이 있다. 의식이란 과연 무엇이며, 어디에서 어떻게 만들어지는 것일까?
강한 이빨도, 튼튼한 날개도 없는 인간이 지구상에서 번영할 수 있는 배경에는 뛰어난 지적 능력이 자리 잡고 있다. 인간의 지적 능력의 정체와 다양한 특성을 과학으로 설명한다.

(70) 몸과 체질의 과학
사우나에서 땀을 흘리면 살이 빠질까? 땀을 흘리면 수분이 방출되어 일시적으로 몸무게는 줄어든다. 그러나 지방은 전혀 줄어들지 않으므로 살은 결코 빠지지 않는다. 이렇듯 건강에 대한 관심은 커졌지만, 우리 주위에는 아직도 잘못된 정보와 처방이 넘쳐난다.
가위눌림, 코피, 소변, 현기증, 열사병, 땀, 대사 증후군, 어깨결림, 변비, 스트레스, 수면 등 누구나 겪을 수 있는 건강과 신체의 32가지 문제에 대해 원인과 해결 방법을 과학적으로 설명한다.

(71) 대우주
우주는 137억 년 전에 탄생한 것으로 알려져 있다. 시간은 앞으로도 계속 흘러 우주의 나이는 거의 무한정 늘어날 것이다. 한편 우주는 공간적으로도 계속 확대되어 인류가 관측할 수 있는 범위는 137억 광년의 거리까지 넓혀졌다. 거의 무한에 가까운 시간과 공간을 기준으로 우주의 참모습을 바라본다.

(72) 중력이란 무엇인가?
‘중력’ 하면 가장 먼저 생각나는 것은 ‘만유인력’ ‘뉴턴의 사과’ 등등이 아닐까? 그러나 아인슈타인의 상대성 이론에서는 중력을 ‘시공의 휘어짐’으로 설명한다. 또 21세기 물리학의 과제 중 하나인 블랙홀, 암흑 물질, 암흑 에너지의 규명에도 중력은 핵심 역할을 한다. 그리고 이러한 모든 것을 설명한다는 초끈 이론까지…, 중력의 모든 것을 이 책 한 권으로 정리할 수 있다.

(73) 암흑 물질과 암흑 에너지
공을 하늘 높이 던지면 다시 땅으로 떨어져야 한다. 이것이 물리 법칙이고 우리의 상식이다. 그런데 우주에서는 그 공이 계속해서 하늘로 올라가는 듯한 일이 벌어지고 있다. 전혀 관측되지 않으면서 중력을 미치고, 미지의 힘으로 우주를 팽창시키는 ‘그 무엇’이 있지 않다면 일어날 수 없는 일이다. 우주에서 우리가 알지 못하는 96%의 그 무엇…, 암흑 물질·암흑 에너지의 모든 것을 파헤친다.

(74) 전력과 미래의 에너지
에너지는 언제 어느 나라에서나 중요한 자원이다. 우리가 쓰고 있는 상당수의 문명의 이기는 전기 없이는 존재할 수 없으며, 전기가 없다면 산업 현장은 물론 일상생활의 터전도 마비에 가까운 상태가 될 것이다. 전기와 전력에 대한 배경 지식과 다양한 발전 방법, 미래의 에너지 등, 현대 사회를 지탱하는 전력과 에너지의 현재 상황과 미래를 향한 대비 방법을 총정리한다.

(75) 심해의 세계
21세기의 과학 시대에도 깊은 바다는 미지의 세계이다. 그곳의 생물과 환경과 자원은 아직도 그 일부의 모습만 알려져 있다. 상상을 뛰어넘는 기묘한 생물들, 광합성을 이용하지 않는 생태계, 심해의 세계를 알고 싶어 하는 인간 도전의 역사, 심해를 넘어 지구 심층부까지 조사하려는 최신 탐사선, 그리고 지상과 다른 심해 환경의 과학 등, 심해 세계의 모든 것을 한 권으로 확인한다.

(76) 세계자연유산
세계자연유산은 국경을 넘어 과거와 현재의 세대로부터 미래의 세대로 전해지는 인류 공통의 보물이다. 세계자연유산은 ‘뛰어난 경관, 지구의 역사성, 생태학적 중요성, 생물 다양성의 보전’ 등을 기준으로 삼아 선정된다. 이 책에서는 세계자연유산 중에서도 특히 경관이 뛰어나고 지질학·생물학 관점으로도 중요한 37곳을 엄선하여 조감도와 대표 사진, 전문가의 핵심 설명을 통해 상세히 설명한다.

(77) 수학 퍼즐 걸작 80
수학에서 중요한 것은 계산 능력이 아니라 다양한 유형, 다양한 문제를 만났을 때 그 해결 과정을 논리적으로 생각할 수 있는 능력이다. 그리고 논리적인 사고 능력은 수학 퍼즐을 통해서 향상될 수 있다. <수학 퍼즐 걸작 80>은 정교하게 제작된 문제는 물론, 해답에 이르는 과정까지도 상세하게 설명하는 ‘수학 두뇌 업그레이드 프로그램’이다.

(78) 현대 물리학 3대 이론
‘우리 주변에 있는 모든 물질과 시간과 공간은 어떤 법칙에 따라 움직이는가?’ 인류가 끝없이 탐구해 온 근본적인 질문이다. 뉴턴 역학이 모든 물리 현상을 설명하던 시대를 거쳐, 20세기에는 시간과 공간과 중력에 대해서는 상대성 이론, 원자와 전자 등 극미 세계의 움직임에 대해서는 양자론이라는 획기적인 이론이 나온다. 그리고 더 나아가 초끈 이론까지…. 현대 물리학의 중심축인 상대성 이론, 양자론, 초끈 이론의 핵심을 한 권으로 꿰뚫는다.

(79) 아인슈타인의 시공론
과거에는 시간과 공간을 전혀 별개의 것으로 다루었다 그러나 실제로 시간과 공간은 떼려야 뗄 수 없는 관계에 있으며, 이런 사실을 밝힌 사람이 아인슈타인이다. 그래서 시간과 공간을 하나로 보아 ‘시공’이라고 하는데, 우리가 사는 이 세계는 4차원 시공이다(3차원 공간+1차원 시간). 시공은 과연 어떤 원리로 연결되어 있으며, 고차원 시공이란 무엇인가? 우리의 일상적인 감각을 넘어서는 세계의 원리를 아인슈타인의 설명으로 듣는다.

(80) 천문학 발전 400년
‘우주는 가속 팽창하고 있다, 은하들은 거품 모양의 구조를 이루고 있다, 우리은하는 소용돌이 모양이다, 지구를 비롯한 행성들은 태양을 중심으로 공전한다…’ 아득한 우주 공간의 어느 곳에 있어야만 ‘관측’할 수 있는 이러한 내용을 ‘지구인’이 알아내기까지는 수많은 선구자들의 엄청난 노력과 시간이 필요했다. ‘지구인’은 이런 사실을 어떻게 알게 되었을까?

(81) 식품의 과학 지식
우리의 건강은 매일 먹는 음식에 좌우된다고 해도 지나친 말은 아니다. 현대인의 주요 관심사인 다이어트, 저칼로리 식품, 인스턴트 식품…, 그리고 초콜릿, 설탕, 소금, 식용유, 비타민, 카페인… 등등, 우리의 건강과 밀접한 관계를 가진 식품들에 숨어 있는 과학적인 진실을 낱낱이 파헤친다.

(82) 신소재·신재료 100
20세기의 나일론, 플라스틱, 고무 등은 인류의 생활에 큰 변화를 가져왔다. 21세기에는 더욱 강한 합금, 가볍고 튼튼한 탄소 섬유, 청색 발광 다이오드, 리튬 이온 전지, 네오디뮴 자석 등 여러 가지 신소재·신재료가 나오면서 우리 생활과 산업의 수준을 한층 더 높였다. 세상을 바꾸는 새로운 소재와 재료를 한데 모아 그 진면목을 소개한다.

(83) 뇌영상으로 보는 뇌과학
인간의 뇌는 어떤 인공적인 것으로도 대체할 수 없는 오묘한 존재이다. 뇌과학에서는 이러한 뇌의 신비를 밝히고 그것을 통해 인체의 다양한 기능과 특성을 연구한다. 또 현재의 뇌과학은 첨단 영상을 통해 더욱 발전하고 있다. PET(양전자 방출 단층 촬영), MRI(자기 공명 영상), fMRI(기능적 자기 공명 영상)를 활용한 뇌과학의 현재 상황, 그리고 뇌 영상 장비의 개발과 질병 연구 및 치료의 전망에 대해 상세히 설명한다.

(84) 모든 단위와 중요 법칙·원리집
‘800m의 길’ ‘10kg의 쌀’ ‘30초 동안 뒤섞는다’…. 이러한 내용에서 m, kg, 초 등의 단위가 없다면 의사소통이 제대로 될까? 이러한 단위들에는 어떤 종류가 있으며 어떤 근거로 결정되었을까? 또 우리는 ‘관성의 법칙’ ‘아르키메데스의 원리’ ‘보일·샤를의 법칙’등 많은 ‘법칙’과 ‘원리’를 배운다. 어떤 것은 ‘법칙’이고 어떤 것은 ‘원리’인데, 그 배경은 무엇인가? 또 물리학, 화학, 생물학, 지구과학… 등에서 나오는 다양한 ‘법칙’과 ‘원리’의 내용을 상세히 설명한다.

(85) 삼각 함수의 세계
삼각 함수는 각의 크기와 변의 길이의 관계를 설명하는 수학의 도구이다. 삼각 함수는 파동의 성질을 연구하는 데도 큰 도움을 주기 때문에 전자기파·음파·지진파 등을 다루는 물리학과 공학에도 반드시 필요하다. 삼각 함수의 탄생 배경과 근본 원리, 파동과의 관계 등 기초부터 응용에 이르는 다양한 내용을 명쾌한 그림과 전문가의 쉬운 해설로 이해한다.

(86) 아기 탄생의 과학
사람은 누구나 0.15mm 크기의 수정란에서 시작된다. 이때부터 엄마의 몸속에서는 ‘생명의 기적’이라고 할 만한 ‘사건’이 연속적으로 일어난다. 수정란은 38주 동안 분열과 성장을 거듭하며 뇌를 비롯한 복잡한 기관들을 만들고 마침내 하나의 생명체로 완성된다. 이 모든 과정과 탄생 직후의 변화, 그리고 체외 수정 등 아기에 관한 과학적인 정보를 총정리한다.

(87) 우주의 68가지 비밀
밤하늘을 조용히 바라보면 ‘우주의 끝은 있는가 없는가, 있다면 과연 어디인가? 우주의 나이는 138억 살이라는데 어떻게 그것을 알 수 있을까?’ 등등 여러 가지 의문이 끝없이 떠오른다. 그만큼 우주는 신비로운 대상이다. 밤하늘과 별, 은하, 불가사의한 천체와 천문 현상 등, 대우주에 관한 핵심적인 68가지 의문을 정밀한 사진과 그림을 바탕으로 풀어 본다.

(88) 비만의 사이언스
‘나는 뚱뚱하기는 하지만 건강에는 문제없다.’ 이렇게 생각하는 사람도 많지 않을까? 그러나 비만은 그렇게 간단한 문제가 아니다. 비만은 고혈압, 당뇨병, 동맥경화, 심장병, 뇌졸중 등을 일으키는 주요 원인이며, 만병의 근원이다. 비만이 되는 원인, 예방과 탈출법, 비만으로 생기는 질병 등 비만의 모든 것을 과학적으로 검증한다.

(89) 통계와 확률의 원리
요즘은 대통령 선거가 끝나면 바로 당선자가 예측되고, 대부분 결과와 일치한다. 과연 그렇게 할 수 있는 배경은 무엇일까? 바로와 통계와 확률이다. 여론 조사는 물론 일기 예보, 신약의 개발, 주식 가격의 변동, 운동 경기의 승패 예측, 도박의 승률, 생명 보험료의 결정 등 사회의 다양한 분야에서 쓰이는 통계와 확률의 숨은 원리와 응용 사례를 소개한다.

(90) 21세기의 첨단 기술
우리가 매일 이용하는 가전제품과 시설에는 여러 가지 첨단 기술이 적용되어 있다. 한편 우주·천문학이나 각종 연구 개발 분야에는 당대 최고의 과학 기술이 사용된다. 이러한 첨단 기술에는 어떤 부품들이 어떤 원리로 움직이고 있을까? 정밀한 일러스트레이션과 실물 사진을 통해 첨단 기술의 세계를 들여다보자.

(91) 건강 검진은 질병을 막는다
건강 검진의 결과표를 보면서 검사 수치가 기준치에 들어간 것만으로 만족해하지는 않았는가? 그 결과표는 당신이 자각하지 못하는 질병의 징후를 말하고 있다. 검사 수치에 따라 어떻게 대처해야 건강을 지킬 수 있을까? 검사 수치의 의미, 그와 관련된 성인병과 다른 주요 질병의 원인·증상·예방법·치료법은 무엇인지 상세히 알아본다.

(92) 현대 물리학의 핵심
노벨상이 제정된 20세기 초반은 상대성 이론, 양자론이 등장하면서 그때까지의 세계관, 물질관이 근본부터 뒤집힌 시기이다. 그 후 20세기 중반 무렵부터 크게 진전된 소립자 물리학 및 천체 물리학, 물성 물리학은 가히 혁명적이라고 할 만큼 비약적으로 발전했다. 노벨상을 수상한 물리학자들의 업적을 중심으로 현대 물리학의 핵심을 빠짐없이 정리한다.

(93) 바이러스와 감염증
에볼라 출혈열, 메르스 등의 낮선 감염증이 새롭게 등장하고 있다. 전에 없던 감염증의 시발점은 바이러스이다. 과연 바이러스란 무엇인가? 바이러스의 종류와 구조, 증식, 전파 등 기본적인 지식은 물론, 신종 인플루엔자, 조류 인플루엔자, 에이즈, 에볼라 출혈열 등 바이러스와 세균이 일으키는 감염증, 그리고 예방과 치료 대책에 대해 철저하게 소개한다.

(94) 지수·로그·벡터
전자계산기가 없던 시대에 2의 58제곱 같은 계산을 하는 것은 보통 일이 아니었다. 그러나 지수와 로그(log)를 사용하면 간단히 계산할 수 있다. 벡터 역시 수학은 물론 물리학에서도 빼놓을 수 없는 분야가 되었다. 수학의 도구이자 현대 과학의 받침대 구실을 하는 지수·로그·벡터의 기본과 응용을 풍부한 실제 사례를 통해 정복한다.

(95) 은하계 전도
우리 인류는 자신들이 살고 있는 은하계(우리은하)의 전체 모습을 본 적이 없다. 따라서 은하계 중심 부근의 모습 등, 정확히 알지 못하는 점도 대단히 많았다. 하지만 근년에 이르러 우주 관측 기술이 크게 발전하면서 은하계의 입체적인 모습과 그 성립 과정, 앞으로의 변화 등을 더 상세히 알게 되었다. 최신 연구 결과를 바탕으로 은하계를 모든 각도에서 들여다보면서 상세히 분석한다.

(96) 수소 에너지와 핵융합 에너지
수소는 화석 연료와 달리 무진장한 자원이며, 환경 오염을 일으키지 않는 청정 에너지이다. 한편 핵융합 에너지는 원자력 에너지보다 안전하고, 태양광 등의 자연 에너지가 감당하기 힘든 대규모 발전을 할 수 있다. 이들 에너지의 특성을 바탕으로 지금 세계는 ‘새로운 에너지 사회’로 가고 있다. 수소 에너지와 핵융합 에너지의 기초부터 최신 연구 상황까지 상세히 알아본다.

(97) 화산의 모든 것
화산은 인간에게 온천 같은 이로움을 제공해 준다. 반면에 거대한 폭발을 일으켜 생명과 재산을 앗아 가기도 한다. 분화의 근원인 마그마는 어디서 어떻게 만들어지는가? 화산의 지하 구조는 어디까지 밝혀졌는가? 화산 분화의 메커니즘에서 분화 예측, 그 배경에 있는 장대한 지구 시스템에 이르기까지, 화산의 모든 것을 풍부한 사진과 그림을 바탕으로 알아본다.

(98) 감각 ― 놀라운 메커니즘
우리의 몸에는 다른 사람, 또는 외부와 소통하기 위한 장치가 마련되어 있다. 바로 5종의 감각, 즉 시각·청각·후각·미각·촉각이다. 이들 오감은 실로 정밀하고 놀라운 메커니즘으로 작동하는 고성능 센서이다. 이들 고성능 센서가 어떤 구조로 되어 있으며 어떤 원리로 작동하는지, 정밀한 일러스트레이션과 전문가의 상세한 해설로 알아본다.

(99) 비주얼 물리
물리학은 눈에 보이지 않는 소립자부터 천체의 운동에 이르기까지, 물질과 물체가 만드는 현상 및 그들의 관계, 법칙을 탐구하는 과학이다. 이 책에서는 중·고등학교 과정에서 특히 중요하게 다루어지는 분야인 힘과 운동, 파동, 전기와 자기, 열, 원자의 원리를 250여 컷의 정밀한 컬러 그림과 핵심을 요약한 글로 설명한다.

(100) 마음의 병과 치료법
‘마음의 병’은 현대인을 괴롭히는 중요한 질병이다. 마음의 병이란 어떤 상태를 말하는가? 그 증상은 무엇이며 질병으로 진단되는 경우에는 어떤 치료법이 있는가? 우울증, 불안증, 강박증, 외상 후 스트레스 장애, 조현병(정신분열병), 인격 장애, 알코올·약물 장애, 수면 장애, 식이(섭식) 장애, 치매, 의식 장애, 기억의 이상, 주의력 결핍/과잉행동 장애, 자폐증 등 다양한 마음의 병의 실체와 치료법을 알아본다.

(101) 인체와 첨단 의학
우리가 손발을 움직이는 동작, 혈액이 온몸을 도는 구조, 음식물이 소화되는 과정, 외부 세계를 인식하는 원리, 뛰어난 사고 능력 … 등, 인체의 메커니즘은 지극히 정교하다. 우리는 자신의 몸에 대해 얼마나 많이 알고 있는가? 신체 각 부위의 구조와 기능, 주요 질병과 최첨단 수술 방법 등, 인체와 그 첨단 의학을 350여 컷의 정밀한 그림과 사진으로 확인한다.

(102) 비주얼 생물
지구에서는 세균부터 고래까지 다종다양한 생물들이 서로 밀접한 관계를 맺으며 살아가고 있다. 생물학은 이들 생명체의 구조와 기능과 관계를 탐구하는 과학이다. 이 책에서는 유전자의 비밀, 진화의 원리, 생식과 성, 생명의 역사, 세포의 세계, 개체의 신비, 생물의 사회와 생태계, 인간 생물학 등, 중·고등학교 과정에서 특히 중요하게 다루는 분야의 핵심 내용을 풍부한 그래픽 자료와 간결한 글로 정리한다.

(103) 상대성 이론 증보3판
상대성 이론이라고 하면 많은 사람이 어렵다는 생각을 가지고 있을 것이다. 그렇게 된 데는 지나치게 이론적이고 어려운 설명, 전문가들만 이해할 수 있는 그림과 수학적 내용을 접했기 때문이 아닐까? 그러나 이 책은 다르다. 핵심 원리를 보여 주는 230여 컷의 일러스트레이션, 어려운 수식(數式) 없이 설명해 주는 명쾌한 본문, 발간 전 두 차례나 독자의 사전 점검을 거친 ‘독자 눈높이’를 고려한 편집으로, 그야말로 ‘누구나 이해할 수 있는’ 상대성 이론 입문서이다.

(104) 놀라운 박테리아
박테리아(세균)라고 하면 ‘전염병’ ‘식중독’ 같은 부정적인 이미지를 떠올리는 사람도 많을 것이다. 그러나 이렇게 해로운 세균은 극히 일부이다. 우리 몸속에 항상 존재하는 세균(상재균)은 오히려 우리 몸에 필요한 영양분을 공급하거나, 비만이나 대장염 등 여러 질병을 억제하는 등 중요한 역할을 한다. 뿐만 아니라 현재는 세균을 이용해 에너지를 생산하는 연구까지도 이루어지고 있다. 세균의 경이로운 세계로 들어가 보자.

(105) 빛과 색의 사이언스
이 세상은 빛과 색으로 인식된다고 해도 지나친 말은 아닐 것이다. 빛이란 무엇이고 색이란 무엇인가? 우리는 빛과 색을 어떻게 인지하며, 그 둘은 서로 어떤 관계에 있는가? 무지개와 신기루, 태양광이 만드는 신비한 빛의 현상부터 그림·도자기·조각품 등의 색채의 특성, 3원색과 인간의 색각, 그리고 빛과 색을 소재로 한 최신 과학 기술까지, 빛과 색의 원리와 그 사례를 생생한 컬러 자료를 바탕으로 알아본다.

(106) 비주얼 공룡 사전
공룡은 1억 6000만 년 동안 번영한 중생대 지구의 주인공이었다. 지금 세계 각지에서는 공룡의 화석을 바탕으로 그 실체를 밝히려는 연구가 계속 이루어지고 있다. 이 책 《비주얼 공룡 사전》은 최신 연구 성과를 바탕으로 다양한 공룡을 뛰어난 일러스트레이션으로 재현하고, 공룡의 종류와 생태와 진화 과정을 일목요연하게 정리한 ‘눈으로 보는 공룡 사전’이다.

(107) 지진이란 무엇인가?
2016년에 발생한 경주 지진은 한국도 더 이상 지진의 안전지대가 아님을 확인시켜 주었다. 앞으로 또 일어날 수 있는 지진의 피해를 줄이기 위해서는 지진에 대해 정확하게 아는 것이 기본이다. 지진은 왜, 어디서 일어나는가? 지진이 발생하면 어떤 일이 생길까? 지진은 어느 정도 예측할 수 있고, 어떻게 대비해야 할까? 지진의 기본 메커니즘부터 방채 대책까지, 지진의 모든 것을 사진과 그림, 전문가의 해설로 알아본다.

(108) 10만 종의 단백질
자동차의 주재료가 ‘철’이라면, 사람의 몸을 만드는 주재료는 ‘단백질’이다. 우리 몸속에서는 음식물에서 얻은 단백질과 불필요해진 단백질을 재료로 매일매일 새로운 단백질이 만들어진다. 우리가 숨을 쉬고, 몸을 움직이고, 눈으로 사물을 볼 수 있는 것도 모두가 단백질 덕분이다. 10만 종에 이르는 다양한 단백질이 우리 몸속에서 어떤 작용을 해서 우리의 생명을 유지시켜 나가는지 그 정교한 세계를 들여다본다.

(109) 최신 태양계 대도감
물론 태양계의 주역은 태양과 행성과 그 위성들이다. 하지만 이들을 포함해 ‘태양 둘레를 회전하는 모든 천체’가 태양계에 속한다. 거기에는 지름 몇 미터의 암석과 태양 둘레를 몇백 년 걸려 일주하는 혜성도 포함된다. 근년에 주목되는 위성과 소행성, 탐사선이 촬영한 최신 영상을 비롯한 태양계의 모든 구성원과, 태양계의 탄생·현재·미래를 최고의 사진과 일러스트레이션으로 소개한다.

(110) 물과 수소
물은 인간과 떼어 놓을 수 없는 대상이지만, 사실은 ‘대단히 이상한’ 물질이다. 예컨대 물은 0℃~100℃라는 일상적인 온도에서 고체(얼음), 액체(물), 기체(수증기)라는 세 가지의 상태로 존재한다. 또 얼음이 물에 뜨듯이 고체가 액체보다 가볍다.
물의 다양하고도 신비한 성질은 지구에 엄청난 은혜를 베풀어 준다. 또 물을 구성하는 수소는 차세대의 청정 에너지로도 주목 받고 있다. 우리가 매일 접하지만 그 깊숙한 실체를 알기 어려웠던 물과 수소의 참모습을 알아본다.

(111) 바다의 모든 것
바다는 단순히 물이 모인 곳이 아니다. 생명을 기르고, 바닷물을 대규모로 순환시키며, 지구 환경에 큰 영향을 미친다. 바다는 어떻게 탄생했고 지금은 어떤 역할을 하는가? 또 빛이 닿지 않는 심해에는 어떤 세계가 펼쳐져 있을까? 바다에 대한 기본부터 기상, 그리고 해양 자원에 이르기까지, 다양한 관점에서 바다를 분석한다.

(112) 갑충의 세계
갑충은 곤충의 약 40%를 차지하며 지구상에 약 40만 종이 있다. 흔히 알려진 장수풍뎅이, 사슴벌레 외에도 상상을 초월하는 신기한 모습과 색깔, 생태를 가진 갑충들이 무수히 있다. 갑충은 작기 때문에, 갑충 전체에 핀트가 맞는 사진을 촬영하기 어렵다. 세계의 신기한 갑충들을 ‘심도 합성’ 기술로 촬영한 초정밀의 희귀 사진으로 만나보자.

(113) 주기율표
우리 주변의 물질은 모두 원소로 이루어져 있고, 원소는 ‘자연의 조화’라고 할 만한 놀라운 규칙성을 가지고 있다. 주기율표는 그 규칙성을 보여 주는, 화학의 출발점이다. 원소와 원자, 이온과 에너지, 방사성 물질과 연대 측정, 금속의 정체, 희소 금속과 희토류 원소, 각 원소들의 특성 등, 118개 원소와 화학의 핵심 내용을 완전 정리한다!

(114) 무와 유의 물리학
숫자 0은 ‘아무것도 없음’을 나타낸다. 그러나 ‘아무것도 없는’ 공간은 존재하지 않는다고 한다. 또 우주는 아무것도 없는 무(無)에서 탄생했다고 한다. 뿐만이 아니다. 모든 물질의 근원인 소립자는 ‘크기가 없는’ 점이라고 한다. 이처럼 ‘존재’ ‘공간’ ‘우주의 탄생’ ‘소립자’, 그리고 숫자 등, 여러 분야에서 과학자와 수학자를 매료시켰던 ‘무’와 ‘유’의 정체를 밝힌다.

(115) 인체 ― 소화의 과정
밥, 고기, 생선, 야채 등의 여러 가지 음식에는 우리가 살아가는 데 반드시 필요한 영양소가 들어 있다. 손으로 집을 정도의 커다란 음식 덩어리가 세포 속으로 흡수될 정도의 작은 영양소로 소화되기까지는 다양한 기관과 분비액의 놀라운 ‘합동 작전’이 이루어진다. 입에서부터 장에 이르는 장대한 소화의 과정을 정밀한 일러스트레이선과 사진을 중심으로 소개한다.

(116) 약의 과학 지식
우리 몸에는 약 10만 종의 단백질이 있다. 그중에서 표적이 되는 단백질에 완전히 결합해서, 단백질의 작용을 조절하는 화합물이 ‘약’이다. 약은 우리 몸속을 돌아다니다가 어떤 원리로 작용하는 것일까? 약과 독은 어떤 차이가 있을까? 새로운 약은 어떤 과정으로 개발되는가? 약의 구조와 작용 메커니즘을 기초부터 상세히 알아본다.

(117) 태양광 발전 (개정판)
급증하는 전력 수요를 어떤 방법으로 해결할 것인가는 우리 사회의 핵심 문제가 되었다. 여러 종류의 신·재생 에너지 가운데서도 태양광 발전은 무한한 태양 에너지로부터 전기를 만들고, 이산화탄소도 배출하지 않기 때문에 지구 온난화 시대의 중요한 대안이 될 수 있다. 태양광 발전의 과학 기술적 원리와 다양한 태양 전지의 특성, 한국의 태양광 발전의 현황과 전망을 총정리한다.

(118) 유전과 게놈
사람은 누구나 남과 다른 얼굴, 운동 신경, 성격 등을 가지고 있다. 현재는 이러한 개성을 결정하는 자신의 전체 유전 정보(게놈)를 확보하는 일도 가능해졌다. 또 질병에 잘 걸리는 정도에 관계된 유전자도 밝혀지고, 환자마다 서로 다른 유전자에 알맞은 약품을 사용하며, 태아의 질병을 출생 전에 검사하는 시대가 되었다.
뿐만 아니라 의료, 농업, 축산업에서는 게놈 편집 기술을 사용해, 사람과 동식물의 게놈 수정이 시도되고 있다. 유전과 게놈에 관련된 핵심 정보를 이 책 한 권으로 확인할 수 있다.

(119) 근육과 운동
세계 정상권의 마라톤 선수와 100m 달리기 선수, 그리고 수영 선수는 육체적인 특성이 서로 다르다. 이들의 근육과 폐활량 등 육체적인 특성에는 어떤 차이가 있을까? 또 운동 능력 향상에는 어떤 요소가 중요하게 작용할까? 야구, 축구, 골프, 테니스, 배구, 탁구 종목에서 결정적인 공의 움직임은 어떤 요소에 의해 좌우될까?
운동 능력을 좌우하는 선천적인 조건과 과학으로 상승시킬 수 있는 요소, 근육과 유연성·부상 등, 근육과 운동의 과학을 만나보자!

(120) 뇌와 뉴런
최근에는 뇌를 관찰하거나 조작하는 기술이 발달해, 뇌의 핵심인 뇌세포들의 치밀한 작용이 세포 수준에서 밝혀지고 있다. 뇌의 대표적인 역할인 ‘기억’, 보통 때는 거의 알 수 없는 ‘의식’, 우리가 매일 느끼는 ‘감정’ 등과 함께, ‘몸을 움직이는 지령’, 뇌세포의 ‘네트워크’, 뇌의 ‘성장과 진화, 그리고 뇌의 ‘질병’ 등에 관한 핵심 내용을 전문가의 해설과 240여 컷의 생생한 영상으로 확인한다.

(121) 비행기의 과학
라이트 형제가 12초 동안 36m를 날아가는 동력 비행에 성공하고 115년…, 인류가 만든 비행 물체는 태양권을 벗어나 항성을 향해 날아가는 수준이 되었다. 무게 수백 톤의 ‘쇳덩어리’가 하늘을 날 수 있는 핵심 요인은 무엇인가?
민간 항공기, 군용기, 차세대 비행기는 물론, 우주선과 로켓, 드론에 이르기까지 다양한 비행 물체의 원리, 특성, 개발 현황을 세계 최고 수준의 그래픽으로 확인한다!

(122) 인공 지능

인공 지능은 세계 최고의 바둑 기사를 이기고, 자동차를 운전하며, 미래를 예측하는 수준으로 발전하고 있다. 인공 지능이 이처럼 ‘똑똑해진 배경’에는 ‘디프 러닝(심층 학습)’과 ‘뉴럴 네트워크’ 같은 핵심 기술이 있다. 인공 지능의 기본 원리부터 응용 사례, 그리고 인공 지능의 악용을 막기 위한 보안 문제, 개인 정보를 다룰 때의 사생활 보호 문제, 인간의 능력을 넘어서는 ‘싱귤래리티(기술적 특이점)’에 대한 전망까지 한 번에 정리한다.

(123) 중고등학교 화학
중고등학교에서 배우는 화학은 눈에 보이지 않는 현상의 변화를 다루는 과목이다. 복잡해 보이는 화학의 내용도 사실은 놀라울 만큼 단순한 원리를 바탕으로 이루어져 있다. 원자 수준에서 일어나는 물질의 변화 내용과 그 원리를 세계 최고 수준의 그래픽과 전문가의 쉬운 설명으로 이해한다.

(124) 현대인의 5대 질병
암, 뇌졸중, 심혈관 질환, 당뇨병, 정신 질환은 사망 원인의 최상위권을 차지하거나 현대인을 특히 괴롭히는 질병이다. 이러한 질병에 대해서는 사전에 최대한 예방하는 것이 가장 좋은 대책이다. 발병의 원인과 진단, 예방, 치료 방법의 최신 정보를 정밀한 사진 및 그림과 함께 상세히 소개한다.

(125) 세포와 생명
인간은 약 37조 개의 세포로 이루어져 있다. 모양과 역할이 서로 다른 세포들이 서로 다른 위치에서 우리의 몸을 구성하고 유지해 나간다. 또 세포 속에서는 우리 몸의 설계도인 DNA를 포함한 핵을 비롯해 다양한 소기관이 작동하고 있다. 세포는 어떻게 만들어져서 어떻게 분열하며 어디에서 어떤 작용을 하는가? 우리 몸의 각 부분에는 어떤 세포들이 있으며, 암세포와 iPS 세포는 무엇인지를 250컷의 컬러 그림과 전자 현미경 사진을 바탕으로 설명한다.

(126) 원리로 배우는 수학 (수의 원리편)
수학은 학교에서 배우는 그 어떤 과목보다도 논리가 바탕이 되는 과목이다. 따라서 기본 원리를 확실히 익히는 것이 무엇보다 중요하다. 소수(素數)·무리수·√(루트)·로그·허수·π(파이)와 오일러의 등식 등, 도형이 아닌 수(數)를 주제로 이루어지는 수학의 세계를 기초부터 응용에 이르기까지 원리를 바탕으로 탐구한다.

(127) 인공 지능과 산업
인공 지능은 이제 우리 사회의 다양한 산업 현장에서 활약하고 있다. 의료 현장에서는 인공 지능이 질병을 판정하고, 수술의 결과를 평가한다. 점포에서는 인공 지능이 고객을 안내한다. 재해 현장에서는 효과적인 피난 방법을 제시하고, 작업실에서는 만화를 제작하기도 한다…. 빠른 속도로 이루어지는 인공 지능의 ‘산업 진출 현장’의 상황을 그 배경에 있는 메커니즘과 함께 소개한다.

(128) 패러독스 대백과
패러독스(역설)는 참이라고도 할 수 없고, 거짓이라고도 할 수 없는 모순된 문장이나 관계를 말한다. 즉 참처럼 보이는 전제나 논리로부터 납득하기 어려운 결론에 도달하는 문제를 가리킨다. 패러독스는 논리를 한계까지 파고드는 문제이다. 패러독스를 다룸으로써 우리는 시야를 넓히고 사물을 보는 새로운 방법을 깨달을 수 있다. 철학, 논리학은 물론 수학, 천문학, 물리학 등 폭넓은 분야에서 선정한 50개의 패러독스를 통해 우리의 두뇌를 단련시켜 보자.

(129) 심리학
사람의 행동과 판단은 마음과 깊은 관련을 가지고 있다. 그러나 그 인과 관계가 수학처럼 되지는 않는다. 평소에는 이성적인 판단을 하다가도 어떤 특별한 상황에서는 전혀 다른 면모를 보인다. 남에게 속기도 하고, 집단적인 패닉 상태에 빠지기도 하며, 어떤 때는 잔인한 면을 드러내기도 한다. 그런가 하면 나이를 먹어 가면서 그에 따른 심리적인 변화를 보이기도 한다. 병원과 학교 등에서는 이러한 다양한 측면을 고려해 각각에 알맞은 ‘처방’을 내리기 위해 노력한다. 인간의 깊은 내면을 들여다보는 심리학의 다양한 내용을 소개한다.

(130) 중고등학교 물리
물리는 자연계를 지배하는 ‘법칙’을 배우는 과목이다. 인간은 수천년 동안 발견해 온 물리 법칙을 이용해 인공위성·자동차·발전기·휴대폰·TV·고층 건물 등 수많은 것을 만들어 냈다. 이 책에서는 물리의 기본이자 핵심 분야인 힘과 운동, 파동, 전기와 자기, 기체와 열, 원자의 원리를 세계 최고 수준의 정밀한 컬러 그림과 간결한 글로 설명한다.

(131) 수학의 세계 (현대편)
‘열심히 수학 공부해 봐야 일상생활에서는 써먹을 일이 거의 없잖아?’
이런 생각을 가진 사람도 있을 것이다. 그러나 수학은 우리의 일상생활을 굳건히 떠받치고 있다.
여론 조사, 각종 통계 데이터, 인공 지능, 가상 통화와 블록체인, 금융 거래의 비밀 번호, 음성·영상의 데이터 분석과 압축 처리 등등, 그 사례를 들자면 끝이 없다. 수학은 과학 연구의 필수적인 도구이기도 하지만 이처럼 우리의 일상생활에도 깊숙이 관여하고 있다. 현대 사회를 떠받치는 수학이 무엇인지를 철저히 소개한다.

(132) 차원의 모든 것
우리 인간은 ‘3차원 공간’에 ‘1차원 시간’을 합해 ‘4차원 시공’에 살고 있다. 그러나 물리학자들은 우리의 세계가 ‘10차원’으로 되어 있다고 말한다. 우리의 눈에 보이는 3차원 이외의 다른 차원은 어디에 있는가? 그 이전에, 차원이란 과연 무엇인가? 기초부터 최첨단 이론까지, 차원의 모든 것을 한 권에 담아 소개한다.

* 월간 과학 잡지
모든 과학 분야의 최근 소식을 정확한 그림과 최고의 사진으로 보여 주는 그래픽 사이언스 매거진이다. 일본 ‘Newton Press’와의 판권 계약에 의해 ‘뉴턴코리아’가 발간하고 있으며, 초·중·고등학생과 과학을 사랑하는 성인 독자를 대상으로 서점에서 판매한다. 현재 은 한국과 일본, 중국, 타이완에서 동시 발행되고 있다.
은 문화체육관광부에서 ‘우수 잡지’로 선정되고, 한국잡지협회에서 ‘우수 전문잡지’로 선정됨으로써, 그 내용의 우수성과 전문성을 인정받은 바 있다.

EOF

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

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