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지금까지 밝혀진 우주의 모습을 보려면 우주과학의 역사를 알아야 한다!
고대 그리스부터 지금까지 우주를 탐구하는 과학자들을 만나다!

‘과학’이라는 분야는 절대적이고 변하지 않는 진리를 품고 있는 것처럼 여겨진다. 하지만 학문은 언제나 다양한 이론이 등장하면 변화한다. 자연과학도 예외가 아니다. 과학 시간에 배우는 과학 개념은 많은 과학자가 세상을 이해하는 방식을 두고 서로 논쟁하고 검증해 정리한 것이다. 《세상을 바꾼 지구과학》에서 저자는 우주 이론과 지구과학의 역사를 통해 과학 개념을 쉽고 재미있게 익힐 수 있도록 했다. 또한 책에 실린 다양한 시각 자료는 독자가 천문 현상을 여러 방식으로 이해하도록 돕는다.
〈세상을 바꾼 과학〉 시리즈의 네 번째 책인 《세상을 바꾼 지구과학》은 고대 그리스의 아리스토텔레스의 우주 체계가 오늘날의 우주관으로 바뀌어 온 과정을 다룬다. 오랜 옛날부터 사람들은 세상이 어떤 모습을 하고 있는지, 하늘의 별은 어떤 원리로 움직이는지 궁금해했다. 망원경을 발명해 우주에 무수히 많은 별이 존재한다는 것을 알아냈고, 아메리카 대륙의 모양을 알고 나서 대륙이 이동한다는 가설을 세우기도 했다. 이처럼 과학자들이 관측 자료를 바탕으로 가설을 세우고 수정해 온 과정을 안다면 진짜 우주의 모습을 쉽게 들여다볼 수 있을 것이다.

과학사 교수이자 영재 교육 전문 교사가 알려 주는 우주의 역사!
역사와 이론을 연결해 기존 과학사 책의 한계를 뛰어넘다!
뉴턴이 떨어지는 사과에 영감을 받아 중력을 떠올렸다는 일화를 모르는 사람은 없을 것이다. 하지만 뉴턴은 흔히들 알고 있는 것처럼 혼자만의 천재성만으로 중력을 떠올린 것이 아니다. 뉴턴은 자신이 ‘거인의 어깨 위에 올라서 있었기 때문’에 위대한 업적을 세우는 것이 가능했다고 말했다. 그는 이전에 활동했던 과학자들의 영향을 받아 자신의 이론을 만들었고, 그 또한 이후 과학 이론이 성립하는 데 많은 영향을 끼쳤다.
이처럼 과학 수업에서 배우는 과학 이론은 과거의 수많은 과학자들이 서로 영향을 주고받으며 형성된 것이다. 따라서 과학 이론의 변화 과정을 살펴보는 것은 과학 개념을 이해하는 가장 좋은 방법이다. 하지만 대다수 기존 과학사 도서는 이론 변화를 통합적으로 보여 주기보다는, 흥미로운 일화와 위인 중심의 단편적인 이야기만을 싣는다. 이런 방식으로는 현재의 과학 이론과 역사를 자연스럽게 이해하기 어렵다.
저자 원정현 교수는 독자가 과학사를 통해 과학의 개념까지 배울 수 있도록 둘 사이의 균형점을 찾아냈다. 저자는 과학사학자이자 과학 영재 교육을 담당하던 교사로서, 과학 교육에 과학사를 재미있게 접목할 방법을 오랜 기간 고민해 왔다. 그 고민의 결과물이 바로 〈세상을 바꾼 과학〉 시리즈이다. 독자는 이 시리즈를 통해 과학의 역사와 과학 개념이 유기적으로 연결되어 서로를 보완하고 있다는 사실을 깨달을 수 있을 것이다.

우주 체계의 발전 과정을 알면 우주의 모습이 보인다!
자연과학은 자연 현상이 왜, 어떻게 일어나는지 질문을 던지는 것으로 시작되었다. 〈세상을 바꾼 과학〉 시리즈에서는 과학을 물리, 화학, 생물, 지구과학 분야로 나눈 뒤, 그 분야의 중요한 핵심 개념들이 변화해 가는 과정을 좇는다. 책에서 다루는 과학의 핵심 개념은 과학 교과서를 참고하여 선별했다. 그만큼 과학을 이해하는 데 있어 기본적이고도 중요한 이론들이다. 인류가 세상을 이해하는 방식은 시대에 따라 끊임없이 달라져 왔다. 그 과정을 따라가다 보면 자연스럽게 오늘날의 과학에 이른다.
〈세상을 바꾼 과학〉 시리즈의 네 번째 책인 《세상을 바꾼 지구과학》은 천문학과 지구과학의 중요한 발견이 어떻게 이루어졌고, 주요 가설이 어떻게 정립되었는지를 알려 준다. 옛사람들은 땅과 하늘이 어떤 모습을 하고 있다고 상상했을까? 오랫동안 땅은 고정되어 있고 하늘이 움직인다고 믿었던 사람들은 코페르니쿠스가 시작한 천문학 혁명을 겪으며 자신들이 아는 우주의 모습을 계속 수정했다. 한편 바다 위아래 땅의 모양이 알려지자 지구의 비밀도 밝혀졌다. 사람들은 지구의 환경이 계속 변하고 있다는 사실도 알게 되었다. 우주와 지구의 모습이 밝혀지는 과정을 담은 이 책을 읽으면, 오늘날의 우주 이론과 지구과학을 쉽게 이해하고 과학적으로 사고하고 추론하는 법도 익히게 될 것이다.

다양한 자료로 과학을 쉽고 재미있게 이해하다!
《세상을 바꾼 지구과학》은 독자의 이해를 돕기 위해 다양한 장치를 적극적으로 활용했다. 역사 현장을 담은 사진과 옛 천문학자들의 관측 기록 등의 이미지 자료는 과학적 발견들을 생생하게 체험하게 한다. 본문 중간에 들어가는 도식과 삽화는 어렵게 느껴질지도 모를 내용을 시각적으로 쉽게 정리해 준다. 또한 중간에 핵심 내용을 요약하는 메모를 넣어 꼭 알아야 할 과학 개념과 역사적 배경을 놓치지 않게 했다.
각 장의 끝부분에는 본문에서 다루지 못한 짧고 재미있는 이야기들을 덧붙였다. 중국과 한국에서는 하늘을 어떻게 나누고 별자리에 어떤 이름을 붙였는지, 서양의 우주 이론을 어떻게 받아들였는지 알 수 있다. 또한 눈덩이 지구 이론이나 외계 생명체 연구 같은 본문과 관련이 있는 흥미로운 지식도 접할 수 있다. 각 장의 마지막 부분에는 요점 정리 코너가 마련되어 있어 중요한 내용을 되짚어 볼 수 있다. 이 책을 읽고 과학의 역사와 과학 이론을 통합적으로 이해하는 시선을 갖춘다면, 과학적으로 사고하고 비판하는 힘도 자라날 것이다.

연관 도서

《세상을 바꾼 물리학》 │ 원정현
뉴턴은 정말로 사과를 보고 중력을 떠올렸을까? 세상을 움직이는 힘을 탐구하다!
〈세상을 바꾼 과학〉 시리즈의 첫 번째 책이다. 중력과 에너지, 빛과 전자기 등 중요한 물리 개념이 어떻게 나왔는지를 살펴본다. 뉴턴이 보편 중력 이론으로 과학의 역사를 새로 썼고, 맥스웰은 전자기파 이론으로 전기의 시대를 열었다. 우주가 움직이는 원리를 알아내려는 과학자들의 이야기를 들어 보자!

《세상을 바꾼 화학》 │ 원정현
연금술사들의 실험은 과학을 어떻게 바꾸었을까? 세상을 만드는 물질을 탐구하다!
〈세상을 바꾼 과학〉 시리즈의 두 번째 책이다. 화학의 중요한 개념인 원소, 원자, 분자의 발견 과정을 쉽고 재미있게 알려준다. 옛사람들은 어떻게 불에 타는 과정을 설명했는지, 과학자들이 실험을 중요하게 여기게 된 계기는 무엇이었는지도 알 수 있다. 세상이 무엇으로 만들어졌는지 알아내기 위한 과학자들의 작고도 위대한 여정을 함께하자!

《세상을 바꾼 생명과학》 │ 원정현
인간은 어떻게 생겨났을까? 살아 숨 쉬는 생명의 비밀을 찾아내다!
〈세상을 바꾼 과학〉 시리즈의 세 번째 책이다. 이 땅에서 살아가는 생명의 비밀을 알아내려는 과학자들의 여정을 다룬다. 사람들은 먹을 수 있는 생물과 약으로 쓸 수 있는 생물을 구분하기 위해 아주 오래전부터 생물을 분류하는 체계를 발달시켜 왔다. 진화론이 나오고, DNA를 분석할 수 있게 되기까지의 생명 연구 역사를 살펴보자!

임종태(서울대학교 과학사·과학철학 협동과정 교수)
과학의 역사를 통해 현대 과학을 이해한다는 것이 말처럼 쉽지는 않습니다. 하지만 이 책의 지은이 원정현 선생님은 과학 교사이자 과학사학자로서 교과서의 딱딱한 과학에 역사의 숨결을 불어넣을 줄 아는 사람입니다. 지은이는 이 책에서 2000년 인류 과학사의 실타래를 풀어 가며 현대 과학의 이론과 개념이 만들어지는 과정을 생생히 그려냅니다. 과학 교사와 학생은 물론, 인류 역사와 문화의 창조적 산물로서 과학을 이해하려는 일반 독자들께도 일독을 권합니다.

저자의 말
들어가는 글

Chapter 1 우주의 중심에는 무엇이 있을까? | 지구 중심 우주 체계
ㆍ 고대 그리스 철학자들, 우주의 모습을 상상하다
ㆍ 프톨레마이오스, 행성의 역행 현상에 궁금증을 품다
ㆍ 고대와 중세, 지구 중심 우주 체계로 행성 운동을 설명하다

Chapter 2 지구가 태양 주위를 돌고 있대! | 코페르니쿠스의 우주 체계
ㆍ 코페르니쿠스, 프톨레마이오스에게 반기를 들다
ㆍ 태양을 우주 중심에 두고 행성의 역행 운동을 설명하다
ㆍ 코페르니쿠스 체계, 혁명적이었지만 고대 천문학을 버리지 못하다
ㆍ 《천구의 회전에 관하여》, 과학 혁명의 신호탄을 올리다

Chapter 3 천문학 혁명, 150년 동안 진행되다 | 태양 중심 우주 체계의 수용
ㆍ 튀코 브라헤, 막대한 천문 관측 자료를 남기다
ㆍ 튀코가 태양은 지구를, 행성들은 태양을 도는 체계를 만들다
ㆍ 케플러, 신이 설계한 우주를 엿보려 하다
ㆍ 케플러가 화성과의 전투 끝에 공전 궤도를 알아내다
ㆍ 뉴턴, 행성 사이에 작용하는 힘을 증명하다
ㆍ 태양 중심 체계가 우주에 대한 관념을 바꾸다

Chapter 4 망원경, 우주의 비밀을 보여 주다 | 망원경과 갈릴레오의 발견
ㆍ 망원경, 인간의 눈을 넘어 더 먼 세계를 보게 하다
ㆍ 갈릴레오, 망원경으로 목성의 위성을 발견하다
ㆍ 갈릴레오, 메디치가의 후원을 받는 데 성공하다
ㆍ 천문학 지식이 망원경과 함께 유럽 전역에 퍼지다
ㆍ 코페르니쿠스의 천문학 혁명, 지식의 출발점이 되다

Chapter 5 지구는 어떻게 이런 모양이 되었을까? | 판 구조론
ㆍ 남아메리카와 아프리카가 퍼즐처럼 맞춰지다
ㆍ 뜨거웠던 지구가 식으면서 대륙과 바다가 생겼다고?
ㆍ 베게너, 기후 변동이나 화석 분포로 대륙이 이동한다는 증거를 찾다
ㆍ 지질학자들, 바다 아래의 산맥에 주목하다
ㆍ 판 구조론, 땅이 여러 조각으로 나뉘어 있다
ㆍ 지구는 지금도 살아 움직인다

Chapter 6 먼 옛날 큰 폭발로 우주가 생겨났다고? | 빅뱅 이론
ㆍ 우리 은하 밖에도 은하가 있었다?
ㆍ 거대한 폭발로 우주가 태어나다
ㆍ 우주가 순간적으로 팽창해 물질이 고르게 분포하다
ㆍ 우주의 대부분인 암흑 물질과 암흑 에너지의 실체는 무엇일까?

Chapter 7 우리 행성에 위험이 닥치다 | 지구 온난화
ㆍ 지구가 뜨거워지기 이전에 빙하기가 있었다
ㆍ 대기 중의 이산화탄소가 지구의 기온을 좌우한다
ㆍ 지구 온난화를 늦추기 위해 세계가 힘을 합치다
ㆍ 지구 온난화의 과학적 근거를 공격하는 사람들이 등장하다
ㆍ 우리의 지구를 지키려면

참고 자료
사진 출처

과학 개념도 변한다고요?
흔히 현재를 이해하고 미래를 예측하기 위해서는 먼저 과거를 알아야 한다고 말한다. 우리는 과거를 분석해서 현재를 이해하기 위해 고조선에서 현대에 이르기까지 역사를 공부한다. 과학사도 마찬가지다. 우리는 현재의 과학 이론을 제대로 이해하기 위해 과학사를 알아야 한다. 과학사에는 정답이 없다. 과학사는 다양한 사료를 이용해 과학적 사건의 역사적 의미를 찾는 학문이고, 역사 해석에는 다양한 관점이 있기 때문이다. 과학사 연구를 하다 보면 관점에 따라 역사적 사건의 중요도나 사건에 대한 해석이 달라지기도 한다. - 저자의 말, 8~9쪽

케플러는 천문학의 완성자인가?
《루돌프표》의 권두 삽화는 천문학의 변화를 상징적으로 보여 준다. 천문학의 여신 우라니아의 신전을 받친 기둥에는 천문학자들이 그려져 있다. 뒤쪽의 오래된 기둥에는 고대 그리스 천문학자인 히파르코스와 프톨레마이오스가, 앞쪽의 새 기둥에는 코페르니쿠스와 튀코가 새겨져 있다. 신전 지붕에는 여섯 뮤즈가 천문 관측기구를 들고 있다. 신전 하단 중간에는 튀코의 우라니보르 천문대가 있던 벤 섬이 있다. 그 왼쪽 그림에 앉아 있는 사람이 케플러이다. 케플러의 책상에는 신전 지붕 모형이 놓여 있는데, 이는 케플러가 천문학을 완성했다는 것을 의미한다.
-Chapter 3 · 천문학 혁명, 150년 동안 진행되다, 113쪽

메디치 가문이 우주를 점령했나?
1610년 1월에 갈릴레오는 목성의 위성을 관측했다. 갈릴레오는 이 발견을 자신을 위해 어떻게 이용할 수 있을지 바로 알아챘다. 목성의 이탈리아어 이름은 로마 신화의 최고신 유피테르(그리스 신화의 제우스)에서 따왔다. 메디치 가문의 코시모(Cosimo) 1세의 이름은 우주(cosmos)를 뜻하고, 그를 상징하는 별은 최고신의 이름을 가진 목성이다. 코시모 1세에게는 아들이 4명 있었는데, 그중 첫째가 갈릴레오가 가르친 코시모 2세였다. 목성과 4개의 위성, 코시모 1세와 그의 네 아들. 목성의 위성 발견은 그 어떤 정치적 시도보다도 메디치 가문의 권력에 정당성을 부여했다. 메디치가가 토스카나 대공국을 다스리는 것이 하늘이 정해 준 운명임을 보여 준 것이다.
-Chapter 4 · 망원경, 우주의 비밀을 보여 주다, 146쪽

왜 추운 지역에서 야자나무 화석이 나올까?
스피츠베르겐 섬에는 신생대 제3기 에오세(5,600만 년 전~3,390만 년 전)에 형성된 지층이 있다. 이 지층에서는 소나무, 전나무, 주목, 감귤나무, 너도밤나무, 미루나무, 떡갈나무, 느릅나무 등 아열대성 식물의 화석이 발견된다. 심지어 야자나무도 있다. 왜 스피츠베르겐 섬과 같이 추운 지역의 지층에서 아열대성 식물 화석이 발견될까? 이는 지층이 형성될 당시 이 지역의 기온이 오늘날보다 약 20℃는 더 높았고 습도도 높았다는 사실을 말해 준다. 베게너는 열대 지역에 있었던 섬이 점차 북쪽으로 올라가 오늘날의 한대 지역에 이르렀다고 생각했다.
-Chapter 5 · 지구는 어떻게 이런 모양이 되었을까?, 182쪽

우주가 ‘빵’ 하고 태어났다?
1930년대와 1940년대를 거치면서 르메트르의 우주 생성 이론은 ‘빅뱅’이라는 이름을 얻었다. 빅뱅이라는 이름은 영국의 천문학자 프레드 호일에게서 나왔다. 대폭발 이론을 반대했던 호일은 한 라디오 방송에서 ‘우주가 빵(빅뱅, big bang) 하고 태어났을 리가 없다.’라고 조롱했는데, 이때 그가 말한 ‘빵’이 그대로 대폭발 이론의 이름으로 굳어졌다.
-Chapter 6 · 먼 옛날 큰 폭발로 우주가 생겨났다고?, 222쪽