『빅뱅에서 인간까지』는 경희대학교 후마니타스 칼리지 필수강좌를 강의하는 28명의 과학자들이 함께한 책이다. 후마니타스 칼리지는 신입생 대상의 교육 과정으로, 과학적인 시각으로 자연을 바라보고, 과학적 사고를 하는 시민 양성을 목표로 한다. 그런 만큼 어느 누가 들어도 쉽게 이해가 가능하도록, 필수적인 내용을 흥미진진하고 쉽게 설명하는것이 특징이다. 또 그러기 위해서 참여한 교수들은 다년간 강의 내용을 개발하며 더욱 효과적인 전달 방법을 찾아왔고, 이제 그 노하우를 온전히 한 권의 책으로 엮어 내게 되었다. 꼭 학생이 아니더라도, 꼭 대학에서 강의를 듣지 않더라도, 듣고 싶은 누구나 어디서든지 그 내용을 쉽게 접할 수 있게 한 것이다. 과학적 사고를 함양한 시민이 되는 데는 어떤 특별한 조건이 필요 없다. 단지 책을 읽음으로써 과학과 자연에 더 흥미를 갖고 다가간다면, 이미 그 첫걸음을 내딛은 것이다.
경희대학교 후마니타스 칼리지 필수강좌 교수진 집필!
가장 쉽고 흥미진진한 과학 강의를 책으로 만난다!
“과학은 겉으로 드러난 현상보다 그 현상 배후에 깊숙이 숨어 있는 근본적인 원리를 탐구하는 것입니다. 이제부터 어렵고 따분하게 여겼던 과학에서 벗어나 우리 주변에서 일어나는 다양한 현상을 관심 있게 관찰해 봅시다.
우리가 살아가는 이 세상을 바라보는 새로운 눈을 가지고, 비합리적인 권위로 주어지는 전제를 깨고, 과학적이고 합리적인 사유 방식을 가지는 시민의 길로 초대합니다.“ _ 뒤표지 글
과학을 통해 세상을 바라본다
현재 지구상의 유일한 포식자인 인류는 혹독한 자연환경에서 살아남아 문명을 발전시키고, 지구를 넘어 우주로 그 발걸음을 향하고 있다. 그 과정에서 그저 생존하기 위한 발전에서 벗어나 우리를 이루고 있는 모든 것에 대해 궁금증을 갖게 됐다. 이에 대해 과거에는 종교와 신학의 힘을 빌려 형이상학적 답을 내놓았으나, 16세기 과학혁명 이후 과학적인 사고에 기반을 두고 근본적인 답을 찾아가고 있다. 이 책은 인류가 직면한 여러 질문에 대해 명확한 답을 주기보다, 그 답을 찾기 위해 우리에게 필요한 지식이 무엇인지 다룬다.
28명의 과학자들이 들려주는 자연과 과학 이야기
《빅뱅에서 인간까지_ 우주, 생명, 문명》은 경희대학교 후마니타스 칼리지 필수강좌를 강의하는 28명의 과학자들이 함께한 책이다. 후마니타스 칼리지는 신입생 대상의 교육 과정으로, 과학적인 시각으로 자연을 바라보고, 과학적 사고를 하는 시민 양성을 목표로 한다. 그런 만큼 어느 누가 들어도 쉽게 이해가 가능하도록, 필수적인 내용을 흥미진진하고 쉽게 설명하는 것이 특징이다. 또 그러기 위해서 참여한 교수들은 다년간 강의 내용을 개발하며 더욱 효과적인 전달 방법을 찾아왔고, 이제 그 노하우를 온전히 한 권의 책으로 엮어 내게 되었다. 꼭 학생이 아니더라도, 꼭 대학에서 강의를 듣지 않더라도, 듣고 싶은 누구나 어디서든지 그 내용을 쉽게 접할 수 있게 한 것이다. 과학적 사고를 함양한 시민이 되는 데는 어떤 특별한 조건이 필요 없다. 단지 책을 읽음으로써 과학과 자연에 더 흥미를 갖고 다가간다면, 이미 그 첫걸음을 내딛은 것이다.
과학적인 시각을 갖춘 성숙한 인간을 위하여
이 책은 과학의 전체적인 흐름과 변화를 파악하면서, 동시에 과학사의 유명한 발견과 발명 등 인류사에 큰 영향을 준 사건들을 소개한다. 시작은 모든 것의 기원인 ‘빅뱅’이다. 빅뱅에서 우주가 시작하고, 우주에서 물질이 만들어지고, 물질에서 인간이 탄생하고, 인간이 문명을 이룩한 그 과정처럼, 책 역시 빅뱅부터 문명을 거쳐 환경에 이르기까지, ‘빅히스토리’적 관점에서 세상과 자연을 다룬다. 지루하고 딱딱한 과학 대신, 일상에서 겪을 수 있는 좀 더 친근한 이야기들을 충분히 활용해 스스로 판단하고 재미있게 이해할 수 있도록 구성했다.
1 우주, 미시에서 거시까지
우주의 시작 |천동설 |지동설 |케플러의 법칙 |빅뱅에 대하여 |해결되지 않은 이슈들
2 시간과 공간
상대성이론 |특수상대성이론 |등가원리 |상대성이론의 응용 |블랙홀
3 별의 생과 사
별에 대한 상상 |지구와 태양계 |우주와 별에 대해 |별의 일생 |정밀한 과학으로서의 천문학
4 양자역학과 불확정성 원리
파동의 특성 |불확정성 원리 |슈뢰딩거 방정식 |양자역학의 세 가지 입장 |양자역학과 세상
5 물질의 진화
화학의 발달 |원자의 구조 |분자의 세계
6 에너지와 엔트로피
에너지란 무엇인가 |열역학 제1법칙 |열의 이동 |열역학 제0법칙 |열역학 제2법칙 |열역학의 이해
7 과학과 문명
전기력과 자기력 |반도체와 초전도체 |스마트폰 속의 과학
8 생명체의 기원과 속성
생명이란 |생명체의 자가증식 |생명체 출현의 역사
9 생명의 연속성과 유전
무성생식과 유성생식의 골격 |유성생식과 다양성의 생성 |유전의 분자생물학
10 개체의 정체성과 개체 간 상호 작용
개체의 정체성 |개체 간 상호 작용 |생명체의 공존, 생명체 다양성의 시작
11 진화의 메커니즘
진화란 무엇인가 |다윈의 진화 이론 |...대멸종과 진화의 관계 |진화론의 영향 |인류의 지속 가능성과 문명의 역할
12 인류와 문명
인류의 탄생과 진화 |뇌의 발달 |뇌의 고위 기능 |뇌와 인류 문명
13 지구 환경과 인류의 미래
오늘날의 지구가 되기까지 |지구 생태계 |지질 시대의 구분
14 기후 변화와 위기의 생태계
기후대와 식생대 |기상과 기후, 기후 변화의 원인 |기후 변화 사례 |기후 변화의 원인 제공자 |우리가 해결해야 할 문제들 |기후 변화와 미래 대응
이제부터 과학적으로 우주에 대해 생각해 보겠습니다. 우리는 지구에 있습니다. 우리에게 지구는 어마어마하게 큽니다. 지금은 비행기를 타고 지구를 도는 게 가능했지만, 옛날 사람들에겐 지구가 무한대 공간과 다름없었을 거예요. 그러면 이렇게 크고 몇십억 인구가 사는 지구가 특별한 것일까요? 지구는 우주에서 보면 태양계에 소속된 행성에 불과합니다. 지구는 태양계에서 제일 큰 행성도 아니고, 태양에 제일 가까이 있는 행성도 아닙니다. 어쩌면 특별할것 없는 돌덩어리입니다. 하지만 태양계에서 태양은 특별하죠. 우리에게 특별한 태양도 우리 은하의 수천억 개 별 중 하나이며, 그 별 중에서 특별히 밝은 것도 아닙니다. 더구나 우리 은하도 우주 안 수천억 개의 은하중 하나에 불과합니다.태양계에 속하는 별들의 크기를 보겠습니다. 태양을 중심으로 수성, 금성, 지구, 화성, 목성, 토성, 천왕성, 해왕성이 차례로 있습니다. 지구에는 위성으로 달이 있습니다. 수성은 달보다 크고, 목성은 태양계 행성 중 가장 큽니다. 목성은 지구에 비하면 매우 크지만, 태양에 비하면 매우 작습니다. 이 행성들을 다른 천체와 비교해 봅시다. 태양계 외부에서 돌고 있다고 생각하는 케플러 10c라는 행성이 있습니다. 이 행성은 지구보다 크고 해왕성보다 작습니다. 우주에는 목성만큼 큰 행성이 많이 있습니다. 그런데 목성 정도 크기의 별은 우주에서는 작은 크기에 불과할 거라고 생각됩니다. 별이 되려면 핵융합을 해야 하므로 너무 작으면 별이 될 수가 없습니다. 또한 목성보다는 무거워야 하지만, 핵융합을 하지 않는 행성으로 있으려면 목성보다 너무 무거워서도 안 됩니다. 태양은 목성보다 엄청나게 큽니다. 태양계 대부분의 질량은 태양에 있습니다. 태양도 큰 별이라 생각했는데 더 큰 별이 있습니다. 바로 자이언트, 거성이라 불리는 것들입니다. 그런 별들은 별이 죽을 때가되면 나타납니다. 태양도 언젠가 저런 식으로 커지게 될 겁니다. 더 큰 천체들과 비교하면 지구나 태양은 작아서 보이지 않을 정도죠.
_ [Chapter 3 별의 생과 사] 중에서
에르빈 슈뢰딩거는 생명체가 물리화학적 법칙을 따르지만 음의 엔트로피를 유지하는 물체라고 정의했습니다. 예를 들어보겠습니다. 두 가지 물체가 있습니다. 하나는 로봇, 하나는 세균입니다. 세균은 생명체이고, 로봇은 생명체가 아니지요. 그렇다면 둘을 비교해 생명체인지 검증해 봅시다. 질량과 부피가 있는 로봇은 당연히 물리적 법칙을 따릅니다. 게다가 여러 가지 부품들이 정교하게 연결되어 잘 조직화된, 즉 나름의 질서를 지니고 있습니다. 닦고, 조이고, 또 적절한 에너지를 투입해 주면 그 질서의 상태를 유지할 수도 있습니다. 그렇지만 로봇을 생명체라고 부르지는 않습니다. 그럼 무엇이 세균과 다를까요? 문제는 ‘로봇이 자가증식을 하는가?’입니다. NASA에서 우주선을 발사해 행성들을 탐사할 때 그곳에 생명체가 있는지의 여부를 특히 중요하게 점검합니다. 그럼 무언가를 보았을 때 그것이 생명체인지 아닌지를 가늠하는 기준은 무엇일까요? NASA의 기준은 이렇습니다. 다윈이 말한 자연선택 이론에 따라 생물학적 진화가 이루어지는, 자가유지성 화학 시스템인지 확인합니다. 즉 로봇을 보면 이 기준의 일부는 공유하지만, 온전히 충족하지 못한다는 것을 알 수 있지요. 그럼 현재 생물학계에서는 생명체의 조건을 어떻게 설명하고 있을까요? 생명체란 우선 자기복제를 하고 고유의 질서를 유지하기 위한 물질대사를 수행할 수 있어야 한다고 말합니다. 이는 외부 에너지를 활용해 자신이 원하는 방향으로 물질들의 변환(화학 반응)을 일...으킬 수있어야 한다는 것입니다. 물질들의 자발적인 변화를 뛰어넘는 물질대사 과정에는 반드시 효소가 작용해야 하기 때문에 한 존재가 효소(의 유전정보)를 지니고 있는지의 여부는 핵심 사항입니다.
_ [Chapter 8 생명체의 기원과 속성] 중에서
마그나 히스토리아Magna Historia 연구회 [저]
탁월한 개인, 책임 있는 시민, 성숙한 공동체 성원을 양성하는 후마니타스 교육 목표를 실현하기 위해서는 현대 인류 문명의 핵심 요소이자 인류의 위대한 성취 중 하나인 과학의 총체적인 모습에 대한 교육이 필수이다. ‘모든 것’의 기원에 대한 본질적인 질문과 함께 개인과 인류가 안고 있는 여러 과제들을 해결하려면 인간과 세계라는 두 축의 이해뿐만 아니라, 이들의 시공간적 토대가 되는 ‘자연’이라는 또 다른 축에 대한 이해가 필수적이기 때문이다. 현재 28명의 경희대학교 교수들이 모인 마그나 히스토리아 연구회는 과학적 방법론을 핵심주제로 하는 교양 교육에 대한 많은 연구와 논의를 진행하고 있다. 이를 토대로 우주, 물질, 생명, 인류, 문명, 환경을 다루는 교과목을 개발하였고, 실제로 강좌를 개설하여 운영하고 있다. 마그나 히스토리아 연구회는 ‘추정된 사실을 동요시키고, 익숙한 것을 낯설게 만들며, 현상의 배후에서 일어나는 것들을 폭로하고, 젊은이들의 방향감각을 혼란시켜, 그들이 다시 방향을 잡을 수 있는 길을 발견하도록 도와주고자’* 이를 실제 교양 교육에 적용하려고 노력하고 있다(* 이 구문은 하버드 대학교 교양교육혁신위 보고서(Report of the Task Force on General Education, Faculty of Arts and Sciences, Havard Univeitrys, 2007)에서 발췌).
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