[주요 내용] 이 책에 실린 이야기들은 우주의 신비를 풀어헤치기 위한 최신의 노력에 관한 것이다. 이 글들은 오늘날 과학자들이 무엇을 연구하고 있는지, 무엇에 도전하고 있는지에 관심을 기울이며, 추론적인 첨단 과학을 명쾌하고 현장감 있게 그리고 깊이 있게 소개하고 있다. 또한 오늘날 우리가 살고 있는 세상에서 과학자들이 무엇을 하고 있는지에 대한 호기심을 충족시켜준다. “제1부 우리의 우주는 왜 이해할 수 없을까?”에서는 우주의 근본적인 이해에 관한 주제들을 다룬다. 2012년에 대형강입자충돌기가 발견한 힉스 보손이 과학계에 끼친 영향 및 여러 물리학자들이 다중우주를 바라보는 관점 등이 그려진다. 이 책의 부제이기도 한 앨리스와 밥을 통한 블랙홀에서의 사고실험이 얼마나 이론물리학자들에게 신선한 충격을 안겨주었는지 그 현장을 생생하게 비춰주기도 한다. “제2부 양자 실재는 도대체 무엇일까?”에서는 양자역학의 최신 연구들에 대해서 이야기한다. 입자 상호작용에 대한 연구 방법인 세기 다면체가 발견되면서 양자 중력 연구에 새로운 연구 방향이 제시되기도 하고, 봄 역학에 대한 과학자들의 최신 연구 모습을 보여주기도 한다. “제3부 시간이란 무엇일까?”는 양자물리학의 관점에서 보는 시간의 문제를 이야기한다. 물리학의 기본 법칙을 따르지 않는 시간의 화살의 문제는 양자물리학을 만나면서 설명 가능한 실마리를 가지게 되었지만, 여기에는 논란이 되는 점도 있다. 세계 최초로 양자컴퓨팅을 발전시킨 세스 로이드가 언급되기도 한다. “제4부 생명이란 무엇일까?”는 최신 생명과학 연구 현장을 조명한다. 생명의 탄생에 대해서 연구하는 생물리학자들. 유전체의 골격을 설계하고자 하는 크레이그 벤터, 크리스퍼를 발명한 제니퍼 다우드나, 그리고 A, C , G, T로 이루어진 생명의 언어에 새로운 글자를 추가하려는 스티븐 베너의 이야기 등이 펼쳐진다. “제5부 우리를 인간으로 만들어준 것은?”에서는 인간의 뇌에 대한 다양한 주제의 논의들에 대해서 이야기한다. 뇌의 진화 및 우리가 왜 고독감을 느끼는지, 왜 잘못된 결정을 내리는지와 연관된 뇌의 연구에 관해서 알아본다. 또한 자신의 아기의 뇌 영상을 fMRI를 이용해서 얻어낸 엄마 연구자인 레베카 색스의 이야기가 흥미롭게 그려진다. “제6부 기계가 어떻게 학습할까?”는 AI에 관한 주제를 다룬다. 우리나라를 떠들썩하게 만들었던 알파고와 딥 러닝과 심층 신경망의 선구적인 연구자인 나프탈리 티쉬비, 뇌의 네트워크를 은 와이어 장치로 만들어낸 짐 김제프스키, 마리오 게임을 하는 AI를 연구하는 디팍 파탁이 등장한다. “제7부 어떻게 더 많이 알아낼까?”는 다시 물리학계로 돌아온다. 아인슈타인이 예측한 중력파가 실제로 관측된 그 흥분된 현장을 박진감 넘치게 소개하고, 그 의미와 영향까지 분석한다. “제8부 어떻게 더 많이 알아낼까?”는 물리학의 미래에 대해서 이야기한다. 새로운 입자를 찾아내지 못한 물리학자들의 위기 속에서 그들이 어떻게 대처할지, 처음부터 완벽했지만 현재는 한계를 드러낸 끈 이론의 미래에 대해서 바라보고, 추론으로만 가득한 현대물리학을 어떤 태도로 접해야 하는지에 대한 물리학자들의 깊은 고민이 펼쳐지면서, 비경험적 증거를 신뢰할 수 있다는 리하르트 다비트의 이론을 소개한다.

서문ㆍ숀 캐럴 서론ㆍ토머스 린 제1부 우리의 우주는 왜 이해할 수 없을까? 자연은 비자연적일까?ㆍ내털리 볼초버 앨리스와 밥이 화염의 벽을 만나다ㆍ제니퍼 오울렛 웜홀이 블랙홀 패러독스를 풀어준다ㆍK. C. 콜 양자 쌍들이 시공간을 엮어주는 방법ㆍ제니퍼 오울렛 다중우주에서, 확률은 얼마나 될까?ㆍ내털리 볼초버 다중우주 충돌이 하늘에 남긴 흔적ㆍ제니퍼 오울렛 파인만 도형이 어떻게 공간을 구원해주었을까?ㆍ프랭크 윌첵 제2부 양자 실재는 도대체 무엇일까? 양자물리학의 중심에 있는 보석ㆍ내털리 볼초버 대안적 양자론에 대한 새로운 증거ㆍ댄 팔크 단순화된 얽힘ㆍ프랭크 윌첵 간단한 물리학 법칙으로 재구성한 양자론ㆍ필립 볼 제3부 시간이란 무엇일까? 양자의 근원까지 거슬러 올라간 시간의 화살ㆍ내털리 볼초버 이제 양자 기묘함은 시간문제이다ㆍ조지 무서 시간의 물리학에 대한 논란ㆍ댄 팔크 제4부 생명이란 무엇일까? 생명에 대한 새로운 물리학 이론ㆍ내털리 볼초버 무질서로부터 생명(그리고 죽음)이 시작되는 방법ㆍ필립 볼 새로 창조된 생명, 핵심 신비ㆍ에밀리 싱어 박테리아에 숨겨진 DNA 편집기의 돌파구ㆍ칼 짐머 유전적 알파벳에 더해진 새로운 글자ㆍ에밀리 싱어 생명 복잡성의 놀라운 기원ㆍ칼 짐머 고대 생존자들이 성(性)을 다시 정의할 것이다ㆍ에밀리 싱어 뉴런은 두 번 진화했을까?ㆍ에밀리 싱어 제5부 우리를 인간으로 만들어준 것은? 인간은 어떻게 거대한 뇌를 진화시켰을까?ㆍ페리스 야브르 고독의 필요성에 대한 새로운 증거ㆍ에밀리 싱어 네안데르탈인의 DNA가 인류에게 어떤 도움을 주었을까? ㆍ에밀리 싱어 잘못된 결정에 숨겨진 신경과학ㆍ에밀리 싱어 아기의 뇌가 마음의 형성 과정을 보여준다ㆍ코트니 험프리스 제6부 기계가 어떻게 학습할까? 알파고가 정말 대단한 것일까?ㆍ마이클 닐슨 딥 러닝의 블랙박스를 활짝 열어주는 새 이론ㆍ내털리 볼초버 원자 스위치로 구성된 뇌도 학습을 할 수 있다 ㆍ안드레아스 폰 버브노프 똑똑한 기계가 호기심을 배운다ㆍ존 파블러스 제7부 어떻게 더 많이 알아낼까? 마침내 발견한 중력파ㆍ내털리 볼초버 충돌하는 블랙홀이 별에 대한 새로운 이야기를 들려준다 ㆍ내털리 볼초버 중성자 별의 충돌이 시공간을 뒤흔들고, 하늘을 밝게 만든다 ㆍ카티아 모스크비치 제8부 여기서부터 어디로 갈까? 새로운 입자가 없다는 것이 물리학에 어떤 의미일까? ㆍ내털리 볼초버 물리학의 가장 심오한 신비를 해결하려면 두 종류의 법칙을 합쳐라 ㆍ로베르트 데이크흐라프 끈 이론의 이상한 제2의 삶ㆍK. C. 콜 과학의 영혼을 위한 투쟁ㆍ내털리 볼초버 감사의 글 집필진 주 역자 후기 인명 색인

『현대 과학의 빅 아이디어』 서문 숀 캐럴(Sean Caroll)은 칼텍의 이론물리학자이며, 『큰 그림 : 생명, 의미, 그리고 우주 자체의 기원에 대하여(The Big Picture : On the Origins of Life, Meaning, and the Universe Itself)』 등의 책을 저술했다.