지루한 규칙 설명서 NO! 경기 실황 중계로 즐기며 배우는 스포츠 Yes!
인류 최고의 천재들이 펼치는 9판의 물리학 이론 배틀 실중계!
재치있고 명쾌한 해설로, 뉴턴 역학부터 양자 역학까지
물리학의 핵심 이론과 개념이 머리에 쏘옥!
본격적으로 물리학을 공부하기 시작하는 청소년들을 위한 맞춤형 물리학 입문서. 뉴턴 역학, 전자기 이론, 원자론, 상대성 이론, 양자 역학 등 물리학의 주요 이론이 만들어지는 과정을, 이론 탄생의 씨앗이 된 학자들의 질문과 경쟁이론 간의 불꽃 튀는 대결로 드라마틱하게 풀어냈다.
‘입자설 vs 파동설 (빛은 알갱이일까, 파동일까?)’, ‘뉴턴 역학 vs 상대성 이론 (시간은 누구에게나 똑같이 흘러갈까?)’같이 잘 알려진 논쟁도 있고, ‘열소설 vs 에너지설 (열은 물질일까, 에너지일까?)’, ‘아인슈타인 vs 보어 (자연법칙을 확률로 해석할 수 있을까?)’와 같이 비교적 덜 알려졌지만 물리학 발전에 결정적인 논쟁도 있다.
축구 규칙을 제 아무리 잘 설명한 책이라도 실제 축구 경기를 보며 해설을 듣는 것만큼 축구에 대해 빨리, 잘 이해하기는 어렵다. 축구를 잘 모르는 사람이라면 더욱 그렇다. 이 책은 마치 스포츠 실황을 보며 해설하듯, 실험적 증거와 논리를 바탕으로 엎치락뒤치락 이론 대결을 벌였던 학자들의 경쟁을 친절하고 명쾌한 해설과 함께 실중계함으로써 물리학을 처음 배우는 청소년들이 낯선 물리 이론과 물리학의 핵심 개념을 보다 쉽고 분명하게 이해할 수 있도록 하였다. 더불어 물리학이 어떤 학문이고 물리학을 연구한다는 것이 무엇인지, 학문의 성격과 과학적 사고 방법도 배울 수 있다.
중·고등학교 과학 교과서를 비롯해서 어린이와 청소년, 성인에 이르기까지 다양한 독자들을 위한 수십 권의 과학 교양서를 집필·번역하고, 과학관에서 대중 강연을 하는 등 과학 대중화에 힘써온 수원대 물리학과 곽영직 명예 교수의 책이다.
책은 총 9개의 장으로 이루어져 있으며, 각각의 장은 세 부분으로 구성되어 있다.
- 극적인 한 장면과 질문으로 호기심을 증폭시키는 도입
갈릴레이가 가톨릭 종교 재판소에서 재판을 받던 순간, 뉴턴을 방문한 핼리가 자신이 그토록 고민하던 행성 운동에 관한 방정식을 뉴턴이 이미 다 풀어놓은 것을 보고 놀라서 책(『프린키피아』)의 출판을 재촉하는 장면, 외르스테드가 학생들과 수업을 하다 전류의 자기 작용을 처음 관찰하는 순간 등 물리학 역사에서 중요하고 극적인 순간을 생생하게 되살린 도입은 단숨에 독자들의 흥미와 호기심을 낚아챈다. 특히, 1919년 11월 6일에 왕립 천문 학회와 왕립 협회가 공동으로 주관한 회의에서 아서 에딩턴이 탐사 결과를 발표하면서 뉴턴 역학을 수정해야 한다고 선언하는 장면은 가히 압권이다.(7장) 그런가 하면, 제 5차 솔베이 회의에 참석한 아인슈타인이 아침마다 사고 실험을 제안하며 보어의 양자론에 ‘딴지’를 거는 모습은 천재들의 인간적인 면모와 함께 양자 역학이 얼마나 곤혹스러운 이론이었는지를 잘 보여 준다.(8장) 도입 말미에서는 ‘아인슈타인과 보어는 서로 존경하는 사이였지만 학문적으로는 끝까지 화해하지 못했다. 그렇다면 아인슈타인이 그토록 반대한 양자 역학은 어떤 내용일까? 그리고 아인슈타인은 왜 그렇게 양자 역학을 반대했을까?(190쪽)’와 같은 질문으로 호기심을 증폭시킨다.
- 경쟁이론 간의 흥미진진한 대결과 대결 과정에서 밝혀진 놀라운 사실들을 소개하는 본문
본문에서는 본격적인 맞대결이 펼쳐진다. 저자는 누가 왜 어떤 근거로 그런 이론을 제안했는지, 각각의 이론이 지닌 한계는 무엇인지, 어떤 자연 현상이 과학자들을 곤혼스럽게 만들었는지를 구체적이고 친절하게 이야기한다. 경쟁 이론의 차이를 콕콕 짚어가며 비교하는 명쾌한 해설 덕분에 힘과 운동의 관계, 입자와 파동의 차이, 원소와 원자의 구분이 명확해진다. 더불어, 오직 자연이라는 심판관을 앞에 두고 엎치락뒤치락 승부를 겨루며, 더 나은 이론을 찾기 위해 때론 과감하게 때론 조심스럽게 생각을 바꾸고 발전시키는 과학자들의 모습은 과학을 한다는 것이 무엇인지 깨닫게 한다. ‘디케의 연구 팀은 우주 배경 복사에 대한 이론을 가지고 있었지만 관측 자료가 없었던 반면 펜지어스와 윌슨은 우주 배경 복사에 대한 이론은 모르는 채 관측 자료만 가지고 있었던 것이다. 프린스턴과 벨 연구소의 연구 결과를 결합하자 그들을 괴롭혔던 문제가 위대한 성공으로 바뀌었다.(본문230쪽)’와 같이 과학 또한 여러 사람들의 협력으로 완성된다는 사실도 일깨운다. 본문 마지막 단락에서는 현대 과학의 관점에서 각 장의 주제를 정리하고, 경쟁했던 두 이론을 평가한다. ‘어떻게 생각하면 더 복잡한 수학 계산을 통해 태양계 천체들의 운동을 상당히 성공적으로 설명한 지구 중심설이 훨씬 더 놀라운 학설이라고 할 수도 있을 것이다. 지구 중심설은 틀린 학설이 아니라 단지 복잡한 학설이었던 것이다.(본문31쪽))’와 같은 평가는 그동안의 편견을 바로잡아 준다.
- 통합적 사고를 자극하고 상상력을 확장시키는 ‘물리학의 모퉁이’
모퉁이를 돌면 다른 면을 만나고, 다른 풍경이 보인다. 장별 부록인 ‘물리학의 모퉁이’에서는 물리학과 모서리를 맞대고 있는 철학이나 기술의 관점에서 각 장의 주제를 새롭게 살펴봄으로써 생각의 차원을 확장한다. 재판을 마친 갈릴레이가 외쳤다는 ‘그래도 지구는 돈다’(1장)는 말의 의미를 곱씹으며 과학과 종교의 관계를 생각해 보고, ‘상보성 원리와 슈뢰딩거의 고양이’(8장)를 읽으며 측정의 의미와 과학의 본질에 ...대해 질문을 던져 본다. ‘에디슨과 테슬라의 전류 전쟁’(4장), ‘중력파와 LIGO’(7장)를 통해서는 기술과 과학의 상호작용을 이해할 수 있다.
글쓴이의 말 : 물리학을 어떻게 시작해야 할까? 004
1장 세상의 중심은 어디일까? _ 지구 중심설 vs 태양 중심설 008
[물리학의 모퉁이] “그래도 지구는 돌고 있다” 032
2장 힘과 운동 사이에는 어떤 관계가 있을까? _ 아리스토텔레스 vs 뉴턴 034
[물리학의 모퉁이] 우주에도 끝이 있을까? 058
3장 빛은 알갱이일까, 파동일까? _ 입자설 vs 파동설 060
[물리학의 모퉁이] 우리가 다른 전자기파를 본다면 세상이 어떻게 보일까? 081
4장 전기와 자석은 어떤 관계일까? _ 길버트 vs 외르스테드 084
[물리학의 모퉁이] 에디슨과 테슬라의 전류 전쟁 107
5장 열은 물질일까, 에너지일까? _ 열소설 vs 에너지설 110
[물리학의 모퉁이] 인류의 오랜 꿈, 영구 기관 134
6장 물질을 이루는 가장 작은 알갱이가 있을까? _ 원소론 vs 원자론 136
[물리학의 모퉁이] “우리는 자연의 모든 작동에서 아무것도 창조하거나 파괴할 수 없다!” 158
7장 시간은 누구에게나 똑같이 흘러갈까? _ 뉴턴 역학 vs 상대성 이론 160
[물리학의 모퉁이] 중력파와 LIGO 184
8장 자연법칙을 확률로 해석할 수 있을까? _ 아인슈타인 vs 보어 186
[물리학의... 모퉁이] 상보성 원리와 슈뢰딩거의 고양이 209
9장 우주는 어떻게 시작되었을까? _ 빅뱅 우주론 vs 정상 우주론 212
[물리학의 모퉁이] 또 다른 우주가 존재할까? 237
사진 및 도판 제공 240
“천체들이 타원 궤도를 도는 건 태양과 천체들 사이에 거리 제곱에 반비례하는 힘이 작용하기 때문입니다. 거리 제곱에 반비례하는 힘이 작용하면 타원 운동을 한다는 것을 쉽게 증명할 수 있습니다. 저는 이 문제에 대한 계산을 이미 오래전에 끝내 놓았습니다.” 자신들이 그렇게 고민하고 있던 문제에 대해 거침없이 대답해 버리는 뉴턴을 보고 핼리는 깜짝 놀랐다. 게다가 이미 계산까지 끝마쳤다니! 뉴턴의 계산을 보고 싶어 하는 핼리에게 뉴턴은 “궁금하다면 내가 계산한 결과를 정리해서 보내 드리지요.” 하고 약속했다. _37쪽
그렇다고, 광전 효과를 설명하기 위해 여러 실험으로 증명된 파동설을 포기할 수도 없었다. 그러나 한 젊은 과학자는 다른 사람들이 하지 못한 과감한 가정을 했다. 그 과학자는 바로 스위스에 있는 취리히 연방 공과 대학에서 물리학을 공부하고 베른에 있는 특허 사무소에 근무하고 있던 26세의 아인슈타인이었다. 아인슈타인은 빛을 파동이 아닌 입자로 가정하자고 제안했다. _78쪽
“이런, 깜짝 놀랄 일이 일어났군요. 도선에 열이 발생하는 것을 보기 위해 도선을 볼타 전지에 연결했는데 나침반이 돌아갔네요. 왜 그런지 알아보기 위해 다시 실험해 봐야겠어요. 학생들은 잠시 기다려 주세요.” 외르스테드는 볼타 전지의 방향을 바꾸어 전류가 반대 방향으로 흐르도록 해 보았다. 그러자 나침반의 바늘이 180° 회전했다. 이번에는 전류가 흐르는 도선을 이리저리 움직여 보았다. 그러자 나침반의 바늘도 따라 움직이며 항상 도선과 수직 방향을 가리켰다. 외르스테드는 자신이 중요한 사실을 발견했다는 것을 알아차렸다. 220년 전, 전기와 자석은 아무런 관계가 없다고 했던 길버트가 틀렸다는 것을 말이다. _87쪽
열기관의 작동 원리를 이해하고자 고심하던 과학자들은 열이 눈에 보이지 않는 ‘열소’라는 물질의 화학 작용이라고 설명했다. 매운 고추를 먹었을 때 혀가 얼얼할 정도로 매운 맛을 느끼는 까닭은 고추 속에 들어 있는 화학 물질이 혀를 자극하기 때문이다. 이와 마찬가지로 뜨겁다고 느끼는 것도 열소라는 화학 물질이 우리 피부를 자극하기 때문이라는 것이다. 이처럼 열을 열소라는 물질의 화학 작용이라고 설명하는 이론이 ‘열소설’이다 _121쪽
돌턴이 원자론을 제안했다는 것은 잘 알려져 있다. 그러나 돌턴이 제안한 원자론이 받아들여지는 데 50년 이상의 긴 세월이 걸렸다는 사실을 아는 사람은 많지 않다. 이는 원자론을 받아들이는 것이 생각보다 어려운 일이었다는 것을 말해 준다. 과학자들이 원자론을 쉽게 받아들이지 못한 것은 무엇 때문이었을까? 그리고 원자론이 탄탄하게 자리 잡는 데에 중요한 계기가 된 아보가드로의 가설은 무엇일까? 원자는 더 쪼개질 수 없다는 원자론의 주장은 과연 맞을까? _140쪽
회의에 참석했던 한 수학자는 이 회의의 분위기를 다음과 같이 묘사했다. “그것은 장엄한 연극의 클라이맥스와 같았다. 회의 참가자들은 역사적으로 가장 위대한 순간을 직접 목격했다. 커다란 뉴턴의 사진이 걸려 있는 홀에서 개최된 이 회의에서 우리는 과거 200년 이상 절대적 권위를 가지고 있던 뉴턴 역학을 수정해야 한다고 선언했다.” _162쪽
아인슈타인은 보어가 제안한 양자 역학의 문제점을 조목조목 반박했다. 토론은 매일 아침 식사 시간에 아인슈타인이 보어의 양자 역학에 어긋난다고 여겨지는 사고 실험을 제안함으로써 시작되었다. 회의에 참석한 물리학자들은 하루 종일 아인슈타인이 제안한 사고 실험을 검토하고 토론했다. 저녁 식사 시간에는 보어가 아인슈타인이 제안한 사고 실험으로도 양자 역학을 반박...할 수 없다는 것을 증명했다. 그러나 다음 날 아침이 되면 아인슈타인은 더 복잡한 사고 실험을 제안했다. 하지만 아인슈타인의 시도는 번번이 실패했다. 비슷한 논쟁이 며칠 동안 계속되자 회의에 참석한 물리학자들은 아인슈타인에게 “당신은 당신의 적들이 상대성 이론을 반대했던 것과 똑같은 방법으로 새로운 양자 이론에 반대하고 있습니다. 이제 그 정도에서 끝내는 것이 어떻겠습니까?” 하고 충고했다. 그러나 아인슈타인은 그런 충고마저 들으려 하지 않았다. _189~190쪽
이런 가정은 당시 모든 사람들이 옳다고 믿고 있던 뉴턴 역학이나 전자기학의 법칙으로는 설명할 수 없는 것으로, 보어의 창의적인 아이디어였다. 따라서 어떻게 생각하면 아무런 이론적 근거나 과학적 정당성이 없는 원자 모형이라고도 할 수 있었다. 하지만 수소 원자가 내는 스펙트럼의 종류를 잘 설명했기 때문에 과학자들은 보어의 원자 모형이 의미 있다고 생각했다. _196쪽
둘은 모든 부품을 깨끗이 닦고 알루미늄 테이프로 감싸기까지 했다. 그러자 잡음이 약간 줄어들었다. 하지만 사라지지는 않았다. “혹시 저 비둘기 똥 때문은 아닐까?” 둘은 혹시나 하는 마음으로 비둘기 한 쌍이 거대한 안테나 표면에 묻혀 놓은 점 같은 배설물까지 닦아 내기로 했다. 그러나 모든 방향에서 언제나 잡히는 그 잡음은 사라지지 않았다. 그들은 그 잡음을 없앨 수도 없었고, 잡음이 왜 생기는지 알아내지도 못했다. _216쪽
곽영직 [저]
서울대학교 자연과학대학 물리학과를 졸업하고, 미국 켄터키대학에서 박사학위를 받은 후 수원대학교 물리학과 교수로 재직하면서 자연과학대학장, 대학원장 등을 역임했다. 『세상을 바꾼 열 가지 과학혁명』, 『인류 문명과 함께 보는 과학의 역사』 등 다수의 과학 해설서를 펴냈고, 『오리진』, 『빅뱅』 등 다수의 과학책을 번역하였으며, 『왜 땅으로 떨어질까』를 비롯한 다수의 어린이용 과학책을 저술했다.
전체 0개의 구매후기가 있습니다.
인터파크도서는 고객님의 단순 변심에 의한 교환과 반품에 드는 비용은 고객님이 지불케 됩니다.
단, 상품이나 서비스 자체의 하자로 인한 교환 및 반품은 무료로 반품 됩니다.
교환 및 반품이 가능한 경우
상품을 공급 받은 날로부터 7일이내 가능 공급받으신 상품의 내용이 표시, 광고 내용과 다르거나 다르게 이행된 경우에는 공급받은 날로부터 3개월 이내, 혹은 그사실을 알게 된 날 또는 알 수 있었던 날로부터 30일 이내 상품에 아무런 하자가 없는 경우 소비자의 고객변심에 의한 교환은 상품의 포장상태 등이 전혀 손상되지 않은 경우에 한하여 가능
교환 및 반품이 불가능한 경우
구매확정 이후(오픈마켓상품에 한함) 고객님의 책임 있는 사유로 상품 등이 멸실 또는 훼손된 경우
(단, 상품의 내용을 확인하기 위하여 포장 등을 훼손한 경우는 제외) 시간이 지남에 따라 재판매가 곤란할 정도로 물품의 가치가 떨어진 경우 포장 개봉되어 상품 가치가 훼손된 경우
다배송지의 경우 반품 환불
다배송지의 경우 다른 지역의 반품을 동시에 진행할 수 없습니다. 1개 지역의 반품이 완료된 후 다른 지역 반품을 진행할 수 있으므로, 이점 양해해 주시기 바랍니다.
중고상품의 교환
중고상품은 제한된 재고 내에서 판매가 이루어지므로, 교환은 불가능합니다.
오픈마켓 상품의 환불
오픈마켓상품에 대한 책임은 원칙적으로 업체에게 있으므로, 교환/반품 접수시 반드시 판매자와 협의 후 반품 접수를 하셔야하며, 반품접수 없이 반송하거나, 우편으로 보낼 경우 상품 확인이 어려워 환불이 불가능할 수 있으니 유의하시기 바랍니다.
배송예정일 안내
인터파크 도서는 모든 상품에 대해 배송완료예정일을 웹사이트에 표시하고 있습니다.
<인터파크 직배송 상품>
상품은 월~토요일 오전 10시 이전 주문분에 대하여 당일 출고/당일 배송완료를 보장하는 상품입니다.
상품은 서울지역/평일 주문분은 당일 출고/익일 배송완료를 보장하며, 서울외지역/평일 주문분의 경우는 오후 6시까지 주문분에 대하여 익일 배송완료를 보장하는 상품입니다. (단, 월요일은 12시까지 주문에 한함)
상품은, 입고예정일(제품출시일)+택배사배송일(1일)에 배송완료를 보장합니다.
~
상품은 유통특성상 인터파크에서 재고를 보유하지 않은 상품으로 주문일+기준출고일+택배사배송일(1일)에 배송완료를 보장합니다.(토/공휴일은 배송기간에 포함되지 않습니다.) ※기준출고일:인터파크가 상품을 수급하여 물류창고에서 포장/출고하기까지 소요되는 시간
<업체 직접배송/오픈마켓 상품>
~
상품은 업체가 주문을 확인하고, 출고하기까지 걸리는 시간입니다. 주문일+기준출고일+택배사배송일(2일)에 배송완료를 보장합니다.(토/공휴일은 배송기간에 포함되지 않습니다.) ※5일이내 출고가 시작되지 않을시, 오픈마켓 상품은 자동으로 주문이 취소되며, 고객님께 품절보상금을 지급해 드립니다.
배송비 안내
도서(중고도서 포함)만 구매하시면 : 배송비 2,000원 (1만원이상 구매 시 무료배송) 음반/DVD만 구매하시면 : 배송비 1,500원 (2만원이상 구매 시 무료배송) 잡지/만화/기프트만 구매하시면 : 배송비 2,000원 (2만원이상 구매 시 무료배송) 도서와 음반/DVD를 함께 구매하시면 : 배송비 1,500원 1만원이상 구매 시 무료배송) 도서와 잡지/만화/기프트/중고직배송상품을 함께 구매하시면 : 2,000원 (1만원이상 구매 시 무료배송) 업체직접배송상품을 구매시 : 업체별로 상이한 배송비 적용
* 세트상품의 경우 부분취소 시 추가 배송비가 부과될 수 있습니다.
* 북카트에서 배송비없애기 버튼을 클릭하셔서, 동일업체상품을 조금 더 구매하시면, 배송비를 절약하실 수 있습니다.
해외배송 안내
인터파크도서에서는 국내에서 주문하시거나 해외에서 주문하여 해외로 배송을 원하실 경우 DHL과 특약으로 책정된 요금표에
의해 개인이 이용하는 경우보다 배송요금을 크게 낮추며 DHL(www.dhl.co.kr)로 해외배송 서비스를 제공합니다. 해외배송은 도서/CD/DVD 상품에 한해 서비스하고 있으며, 다른 상품을 북카트에 함께 담으실 경우 해외배송이 불가합니다.
해외주문배송 서비스는 인터파크 도서 회원 가입을 하셔야만 신청 가능합니다.
알아두세요!!!
도매상 및 제작사 사정에 따라 품절/절판 등의 사유로 취소될 수 있습니다. 오픈마켓업체의 배송지연시 주문이 자동으로 취소될 수 있습니다. 출고가능 시간이 서로 다른 상품을 함께 주문할 경우 출고가능 시간이 가장 긴 기준으로 배송됩니다. 유통의 특성상 출고기간은 예정보다 앞당겨지거나 늦춰질 수 있습니다. 택배사 배송일인 서울 및 수도권은 1~2일, 지방은 2~3일, 도서, 산간, 군부대는 3일 이상의 시간이 소요됩니다.
;)
전체 0개의 구매후기가 있습니다.
교환 및 반품이 가능한 경우 
상품을 공급 받은 날로부터 7일이내 가능 
상품은 월~토요일 오전 10시 이전 주문분에 대하여 당일 출고/당일 배송완료를 보장하는 상품입니다.
상품은 서울지역/평일 주문분은 당일 출고/익일 배송완료를 보장하며,
상품은, 입고예정일(제품출시일)+택배사배송일(1일)에 배송완료를 보장합니다.
~ 
상품은 유통특성상 인터파크에서 재고를 보유하지 않은 상품으로
상품은 업체가 주문을 확인하고, 출고하기까지 걸리는 시간입니다.
