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과학에 숨겨진 원리와 법칙, 공식과 이론을 꿰뚫은 결정적 과학 28가지의 비밀
JTBC 〈차이나는 클라스〉 조천호 대기과학자 추천!

이상한 과학책이 나타났다!
“이거 이상한 과학책이야, 이야기 속에 이론이 있고 이론 속에 이야기가 있어.”

한국의 대기과학자 조천호 박사의 말입니다. ‘최고들의 이상한 과학책’이라는 제목은 여기서 비롯되었습니다. 과학 이론과 명쾌한 논증에서부터 과학자의 전설 같은 인생사까지, 아주 정교하게 엮어낸 과학책입니다. 과학사뿐만 아니라 연구 방식, 결과 분석, 수학 방정식까지 논증과 해설을 치밀하게 곁들이고 있습니다. 인류의 역사는 과학 발전의 역사와도 같습니다. 수만 년에 걸쳐 꾸준히 발전해 온 인류는 역사의 결정적인 순간에 기여한 여러 과학자를 탄생시켰습니다. 이 책은 과학교사이자 과학 저술가인 저자가 과학사에 손꼽히는 인물을 연구하고 그들이 남긴 과학 이론을 수년간 열정적으로 탐구한 결과물입니다. 특히 인류 과학을 만들어 온 과학자들의 일생과 과학적 발견에 대해 간결하지만 이해하기 쉽도록 서술하는 데 집중했습니다. 저자는 『최고들의 이상한 과학책』 집필을 위해 수많은 원전 논문과 저서들을 섭렵하고 학계 전문가들의 의견을 참고했습니다. 이로써 과학의 본질에 한층 더 가까이 다가가면서 정확한 원소와 화학 기호 표기부터 학자들의 생김새, 성격, 방정식 하나까지 치밀한 분석과 논증으로 무엇보다 명확하고 실증적인 책으로 만들고자 했습니다.

헤비급 권투선수는 어떻게 우주 팽창의 증거를 발견했을까?
식초 속 뱀장어를 발견한 그의 초상화는 왜 사라졌을까?
박쥐를 영장류에, 몬스터를 인류에 포함시킨 것이 사실일까?

과학에 숨겨진 원리와 법칙, 공식과 이론을 꿰뚫는,
공부하는 사람들을 위한 결정적 과학
이 책은 과학자들이 남긴 논문과 도서, 깨알 같은 연구 노트, 자필 편지 등을 통해 그들이 주장한 물리, 화학, 생물, 우주 등에 관한 원리와 법칙, 공식과 이론을 수준 높은 해석으로 일반인들은 물론 과학 전공자까지 재밌고 명쾌하게 이해하도록 들려줍니다.
제1장 ‘보이지 않는 것은 어떻게 증명할까’에서 광학, 운동 역학, 전자기학, 열역학, 상대성이론, 핵물리학에 관한 이론과 이야기를 다루고 있습니다. 제2장 ‘왜 힘들게 끓이고 졸이고 맛보며 연구했을까’에서는 화학, 물질, 원소, 원자 방사능 분야에 관한 이론과 이야기를 다루고 있습니다. 제3장 ‘두 발로 뛰어 일으킨 과학 혁명의 공통점은 무엇일까’에서 분류학, 지사학, 진화론, 대륙이동설을 다룹니다. 그리고 제4장은 ‘질병 정복을 위해 필요한 원칙과 과제는 무엇일까’로 의학, 병리학, 인체학, 세균학, 백신 등 세균과 바이러스에 대한 인간의 발명과 발견에 관한 과학을 다룹니다. 마지막 제5장 ‘어떻게 거인의 눈으로 세상을 볼 수 있었을까’는 지동설, 천동설, 태양계 운동, 은하와 우주를 다룹니다.

더 현명하고 더 똑똑하게 과학 하는 방법
최고들의 과학 법칙, 최고의 과학 이론, 그들이 바꾼 세상
1장은 아이작 뉴턴에 가려져 비운의 천재로 알려진 로버트 훅의 이야기로 시작됩니다. 그는 중세 과학의 암흑기에 근대 과학의 초석을 놓은 선구자였습니다. 과학, 박물, 공학, 예술 등 다방면에 걸쳐 업적을 이루었음에도 너무 많은 분야에 에너지를 분산시킨 탓에 2인자로 머물 수밖에 없었다는 평을 받습니다. 미적분학을 발명하고 무수한 수학 법칙을 증명한 천재 수학자이자 물리학 교과서에서 그의 이름을 빼면 책 껍데기만 남을지도 모를 만큼 가장 위대한 물리학자로 불리는 뉴턴. 신문배달부였던 소년이 밤낮으로 신문과 제본된 백과사전을 읽으며 공부한 끝에 마침내 전류의 흐름을 발견하고 발전기와 모터를 발명한 패러데이의 일화는 인간승리의 감동마저 안겨 줍니다. 5개의 논문을 발표해 그해 온 세상을 충격에 빠뜨렸던 ‘상대성 이론’의 주인공 아인슈타인에 대한 저자의 치밀한 분석과 해설은 이 책의 정교함을 잘 드러내 줍니다. 실제로는 핵폭탄 개발에 참여하지 않았음에도 ‘폭탄의 어머니’가 되어 버린 리제 마이트너, 산소의 발견으로 근대 화학의 기초를 다진 ‘탈플로지스톤 공기’의 주인공 조지프 프리스틀리, 최초로 노벨상을 2회 수상하며 역사상 유일무이한 업적을 남긴 여성 마리 퀴리 등의 이야기를 읽노라면 최고의 천재들이 차려놓은 성대한 과학 만찬에 초대된 착각마저 듭니다. 과학자들의 일대기 속에서 인류의 대발견을 배우는 것은 물론 교육과 과학, 철학과 역사, 신념과 종교, 신분과 성에 대한 인문학적인 통찰까지 얻는 길을 열어 줍니다.

과학의 궁전에서 벌어지는 성대한 만찬에 초대된 느낌이다. 과학 이론과 명쾌한 논증에서부터 과학자의 전설 같은 인생사까지, 이토록 정교한 솜씨로 엮어낸 책은 처음 본다. 과학과 역사에 매료되게 함은 물론, 수학 방정식까지 사랑하게 만드는 마술 같은 책이다. 고증은 논문처럼 치밀하고, 해설은 적재적소에서 유능한 디렉터가 되어 준다.
과학은 그 자체로 진실이 아니라 진실을 찾아가는 방법이다. 이러한 과학의 본질을 한 권의 책으로 섬세하고 아름답게 버무려 낸 작가에게 경의를 표하며, 많은 독자들이 이 책을 통해 과학 세상의 즐거움을 흠뻑 맛보기를 바란다.

시작하는 글

1장 보이지 않는 것을 어떻게 증명할까?
〈광학, 운동 역학, 전자기학, 열역학, 상대성 이론, 핵물리학〉

1. 식초 속 뱀장어를 발견한 그의 초상화는 왜 사라졌을까?/로버트 훅(1635) 2. 물리학을 설계한 천재는 왜 연금술과 신학에 빠졌을까?/아이작 뉴턴(1643) 3. 신문배달부는 어떻게 발전기와 모터를 발명했을까?/마이클 패러데이(1791) * 최초의 축전기 레이던 병 4. 전기, 자기, 빛의 성질을 표현하는 아름다운 방정식/제임스 클러크 맥스웰(1831) * 신비한 마법의 상수, 자연 상수(e) 5. 비둘기집 원리로 설명하는 열평형과 엔트로피/루트비히 볼츠만(1844) 6. 절대 정지, 절대 시간, 절대 공간은 없다. 상대성 특수 이론과 일반 이론/알베르트 아인슈타인(1879) 7. 그녀는 어찌하여 폭탄의 어머니가 된 것일까?/리제 마이트너(1878)

2장 왜 힘들게 끓이고 졸이고 맛보며 연구했을까?
〈화학, 물질, 원소, 원자, 방사능〉

8. 탈 플로지스톤 공기를 발견한 그는 왜 극우세력의 표적이 되었을까?/조지프 프리스틀리(1733) 9. 불 공기와 염소를 발견한 그는 왜 요절했을까?/칼 빌헬름 셸레(1742) 10. 산소를 발견하고 연소의 성질을 밝힌 그는 왜 단두대에 올랐을까?/앙투안 라부아지에(1743) 11. 보이지 않는 원자의 존재를 어떻게 설명할 수 있었을까?/존 돌턴(1766) 12. H₂O, CO₂, 현대의 화학 표기법은 어떻게 고안되었을까?/옌스 야콥 베르셀리우스(1779) 13. 노벨상 6개와 맞바꾼 방사능 백혈병/마리 퀴리(1867)

3장 두 발로 뛰어 일으킨 과학 혁명의 공통점은 무엇일까?
〈분류학, 지사학, 진화론, 대륙이동설〉

14. 박쥐를 영장류에, 몬스터를 인류에 포함시킨 것이 사실일까?/칼 폰 린네(1707) 15. 해변에서 입증한 지사학의 제1원리 동일과정설/제임스 허턴(1726) 16. 창조론을 잠재운 진화론은 어떻게 탄생했을까?/찰스 로버트 다윈(1809) 17. 『대륙과 해양의 기원』에서 밝힌 대륙 이동의 놀라운 증거들/알프레트 베게너(1880)

4장 질병 정복을 위해 필요한 원칙과 과제는 무엇일까?
〈의학, 병리학, 인체학, 세균학, 백신〉

18. 해부학, 병리학, 치료학, 약리학의 경전을 쓴 황제의 의사/클라우디오스 갈레노스(129) 19. 새우와 달걀, 결찰사로 알아낸 혈액 순환의 비밀/윌리엄 하비(1578) 20. 와인의 맛은 무엇이 결정할까? 저온살균법, 탄저병·광견병 백신/루이 파스퇴르(1822) 21. 코흐의 공리에 따라 발견한 탄저균, 결핵균, 콜레라균/로베르트 코흐(1843)

5장 어떻게 거인의 눈으로 세상을 볼 수 있었을까?
〈지동설, 천동설, 태양계 운동, 은하와 우주〉

22. 코페르니쿠스보다 1800년 앞서 어떻게 지동설을 주장할 수 있었을까?/아리스타르코스(-310) 23. 막대기 하나로 가능한 지구 둘레 측정 방법/에라토스테네스(-276) 24. 천문학자들도 감탄하는 정교한 천동설/클라우디오스 프톨레마이오스(83) 25. 죽음에 이르러 비로소 출판한 지동설 『천구의 회전에 대하여』/니콜라스 코페르니쿠스(1473) 26. 메디치 별, 금성의 위상으로 지동설을 입증한 그가 참회록을 쓴 이유/갈릴레오 갈릴레이(1564) 27. 티코가 수십 년 동안 모은 자료에 점을 찍어 알아낸 행성 궤도의 법칙/요하네스 케플러(1571) 28. 헤비급 권투선수는 어떻게 우주 팽창의 증거를 발견했을까?/에드윈 허블(1889)

참고도서
참고 웹사이트
출처

로버트 훅은 통찰력이 뛰어나고 다방면에 박식한 과학자요 발명가였다. 현미경 제작, 세포 발견, 진공 실험, 망원경 제작, 기상학, 광학, 운동 역학, 탄성의 법칙, 화석학, 인지심리학1, 건축학 등등에서 뛰어난 역량을 발휘했고, 영국 왕립학회의 결성과 발전에도 중추적인 역할을 했다. 그럼에도 불구하고 과학사에서 중요한 인물로 부각되지 않았으며, 심지어 왕립학회에 걸려 있었던 초상화마저 사라졌다. _14p

뉴턴은 세상이 빨갛거나 파랗게 보일 때까지 뚫어지게 태양을 쳐다보거나, 뜨개바늘을 자신의 눈 밑으로 찔러 넣어 안구를 찌그러뜨리는 위험한 실험도 하면서 광학 연구에 집중했다. 그의 집요한 탐구 정신은 놀라운 발명품을 개발하는 성과로 이어졌다. 1668년 뉴턴은 오목 거울로 빛을 집광시켜서 볼 수 있는 최초의 반사 망원경을 제작했다. _32p

한국의 학생들은 세계 수학올림피아드에서 줄곧 최상위의 우수한 성적을 거둔다. 그렇지만 그 성적표는 기계적이고 반복적인 문제풀이 훈련의 결과라는 것을 관계자들은 알고 있다. 한국의 어린 학생들은 수학의 쓰임새를 흔히 입시와 연관 짓곤 한다. 수학은 과학과 철학을 하는 과정에서 발전한 학문이고, 또한 수학은 과학의 발견을 견인한다. 맥스웰은 수학으로 새로운 과학 문명의 열쇠를 제공한 인물이다. 수학과 친하지 못해도 그의 방정식을 음미하는 것은 낭만적인 일이다. _79p

[9월 논문] 「물체의 관성은 에너지 함량에 따라 달라지는가?(Ist die Tr?gheit eines K?rpers von seinem Energieinhalt abh?ngig?)」
9월 논문은 6월 논문을 추가 설명하는 부록과 같은 것으로, 핵심 내용은 ‘물체의 에너지가 E만큼 변하면, 물체의 질량이 E/c2만큼 변한다’라는 것이었다.
E=mc² (E: 에너지, m: 질량 변화량, c: 광속)
‘질량?에너지 등가(mass-energy equivalence)’의 원리를 나타내는 위 방정식은 1945년 8월 6일과 9일, 히로시마와 나가사키에 원자 폭탄이 떨어진 후 세상에서 가장 유명한 공식이 되었다. _114p

고무줄을 이용하여 적당한 세기로 팔뚝을 묶으면 심장 쪽으로 향하는 정맥혈의 흐름이 차단되기 때문에 팔뚝 아래쪽의 정맥 혈관이 부풀어 오르게 된다. 그런데 처음부터 고무줄을 세게 잡아당겨 팔뚝을 질끈 동여매면 정맥이 부풀지 않고 오히려 아래쪽의 손이 창백해진다. 그 까
닭은 정맥보다 더 깊숙한 곳에 자리한 동맥혈의 흐름도 차단되기 때문이다. 하비는 부풀어 오른 정맥 혈관의 아래쪽을 손가락으로 눌러 흐름을 차단한 뒤에 정맥의 피를 짜내듯이 훑어 밀어 올리고 눌렀던 손가락을 떼면 피가 아래쪽에서 위쪽으로 빠르게 채워진다는 사실을 언급하고 시범을 보이기도 했다. _296p

파스퇴르는 같은 방식으로 탄저균 백신을 만들었다. 그러나 백신을 불신하는 사람들이 효과를 입증하라고 요청했기 때문에 그는 1881년 48마리의 양과 2마리의 염소, 4~5마리의 소에 대한 탄저병 백신 접종을 공개적으로 실시했다. 절반의 동물에게는 1차, 2차 백신 접종을 하고 나머지 절반의 동물은 백신 접종을 하지 않은 채, 치명적인 탄저균을 주사하여 그 결과를 비교하는 실험이었다.
5월 31일에 탄저균을 주사하고, 6월 2일에는 그 결과를 보기 위해 관중이 구름처럼 모여들었다. 결과는 대성공이었다. 백신을 맞은 동물들을 모두 탄저병에 걸리지 않았고, 그렇지 않은 나머지 동물들은 코와 입에 검은 피를 흘리며 죽어 갔다. _310p