카오스재단의 강연을 담은 ‘렉처 사이언스 KAOS’ 시리즈 세 번째 책 《빛 Light》은 각 분야에서 활발하게 활동하고 있고 국제적으로 의미 있는 연구 성과를 거두고 있는 전문가들의 강연을 생생하게 담았다. 빛의 물리적 특성부터 인간의 시각, 별빛을 관측해 밝혀진 우주의 비밀, 빛과 색이 우리의 감성에 미치는 영향, 빛을 감지하는 식물의 감각, 빛을 이용해 새로운 미래를 만드는 첨단 기술까지, 한 권의 책 안에서 빛 연구의 과거와 현재, 미래를 모두 들여다볼 수 있다.
“세상의 모든 빛 속에
우주와 생명의 비밀이 숨어 있다.”
인간의 지적 호기심과 감성을 자극하는 빛,
그 과거와 현재, 미래를 들여다보다
뜨거운 태양 아래 나무와 풀이 자란다. 깜깜한 밤하늘에는 과거로부터 달려온 별빛이 반짝인다. 우리는 빛을 볼 수 있는 눈을 가졌기에, 망원경으로 우주를 관측하고 현미경으로 작은 세계를 들여다볼 수 있다. 색깔은 우리의 감성을 자극하고, 예술가는 마음의 눈으로 본 빛을 작품에 담는다. 우리를 둘러싸고 있는 빛은 어떤 존재일까? 본다는 것은 어떤 의미일까?
카오스재단의 강연을 담은 ‘렉처 사이언스 KAOS’ 시리즈 세 번째 책 《빛 Light》은 각 분야에서 활발하게 활동하고 있고 국제적으로 의미 있는 연구 성과를 거두고 있는 전문가들의 강연을 생생하게 담았다. 빛의 물리적 특성부터 인간의 시각, 별빛을 관측해 밝혀진 우주의 비밀, 빛과 색이 우리의 감성에 미치는 영향, 빛을 감지하는 식물의 감각, 빛을 이용해 새로운 미래를 만드는 첨단 기술까지, 한 권의 책 안에서 빛 연구의 과거와 현재, 미래를 모두 들여다볼 수 있다.
138억 년 전 우주의 별빛부터 최첨단 레이저까지
시간과 공간을 가로질러 새로운 세계의 문을 열다
지난 2015년은 이슬람의 과학자 이븐 알 하이삼(Ibn al-Hytham)이 ‘빛은 (눈에서가 아니라) 물체에서 나온다.’는 주장을 담은 《광학의 서(Opticae thesaurus)》를 펴 낸 지 1,000년, 프랑스 물리학자 오귀스탱 장 프레넬(Augustin-Jean Fresnel)이 빛이 파동임을 밝힌 지 200년, 알베르트 아인슈타인이 일반 상대성 이론을 발표한 지 꼭 100년이 되는 해였다. 카오스재단은 이를 기념해 빛을 주제로 ‘빛, 色즉時空’이라는 강연을 기획해 물리학자와 천문학자는 물론, 뇌과학자, 식물학자, 화학자, 미술사학자, 색채공학자, 전자공학자 등 다양한 분야의 전문가를 한자리에 불러 모았다.
‘빛은 입자이자 파동이다.’라는 빛의 이중성과 ‘빛의 속도는 초속 약 30만 킬로미터’라는 등식을 밝혀내고 인정하기까지 수백 년이 걸렸다. 그것은 시작이었다. 빛의 정체가 밝혀지면서 우리는 우주와 생명의 비밀에 더 가까이 다가갈 수 있었다. 렉처 사이언스 KAOS 《빛 Light》을 통해 우주의 역사, 시각 연구, 식물의 광반응, 망원경과 현미경의 발전, 감성 조명, 예술, 레이저와 메타 물질 등 빛 연구에서 확장되는 다양한 주제를 만나 볼 수 있다.
열 개 강의를 담고 있는 이 책은, 강연과 전문가들의 사이언스 토크(Science Talk), 강연자와 객석 사이의 QnA로 구성되어 있으며, 강연으로 보고 듣는 것만으로는 부족할 수 있는 부분들을 도판 자료들과 함께 내용을 정리했다. 다른 전문가들의 대화로 구성된 사이언스 토크는 인공 태양, 허무주의, 타임머신, 색채 독점권, 예술과 소비 사회, 진화, 미시세계, 노벨상, 투명 망토 등 독자에게 생각할거리를 던져 주며, 객석의 참여로 진행된 QnA는 평소 궁금해 했던 질문들을 전문가들이 직접 해소해 준다.
1강 ‘빛, 너의 정체는 무엇이냐(오세정)’에서는 빛의 물리적 특성을 살펴본다. ‘빛은 입자일까, 파동일까?’ 과학자들은 실험을 통한 오랜 논쟁 끝에 결국 빛의 이중성을 인정하게 된다. 빛 연구로부터 새로운 물리학이 탄생하기까지의 과정을 따라가 본다.
2강 ‘우리는 빛을 어떻게 인지할까(최철희)’에서는 빛이 우리 눈에 도달했을 때 어떤 일이 일어나는지에 대해 살펴본다. 우리 눈은 어떻게 빛과 색을 감지할까? 다른 동물들은 우리 눈과 어떻게 다를까? 빛과 색, 그리고 생존과 진화에 대해 함께 생각해 본다.
3강 ‘별빛이 우리에게 밝혀 준 것들(...윤성철)’에서는 태양의 구성 성분과 별빛이 내는 에너지의 근원을 탐구하며 밝혀진 우주의 진화에 대해 알아본다. 우주의 진화에 생명의 탄생도 포함되는 것은 아닐까? 생명의 탄생과 외계 생명체의 가능성에 대해 함께 생각해 본다.
4강 ‘빛과 함께 하는 시간 여행(이명균)’에서는 더 멀리 있는 별빛을 찾으려는 망원경의 세계를 들여다본다. 더 멀리 있는 별빛을 관측하는 것은 더 먼 과거를 마주하는 것이다. ‘우주에서 가장 어두운 은하’를 발견한 이명균 교수 연구팀의 성과를 직접 듣는다.
5강 ‘빛, 색을 밝히다(석현정)’에서는 우리가 명암과 색채를 지각하는 방식과, 다른 조명 아래에서도 같은 색의 물체라는 것을 어떻게 인지하는지, 우리의 기억에 따라 색채가 어떻게 왜곡되는지 등과 함께 색채가 우리의 감성에 미치는 영향에 대해서도 살펴본다.
6강 ‘빛을 열망한 예술가들(전영백)’에서는 과학자가 아닌 예술가들은 빛을 어떻게 인식하고 표현했는지에 대해 알아봅니다. 예술가들의 작품을 통해 개인의 주체성의 등장과 변화 과정을 살펴볼 수 있다.
7강 ‘식물은 빛을 어떻게 볼까(최길주)’에서는 식물이 빛을 감지하는 방식에 대해 알아본다. 식물은 어떻게 다른 식물을 피해 빛을 찾아가는 걸까? 전혀 다른 방식으로 빛을 보는 식물의 ‘감각’에 대해 살펴보며, 본다는 것의 의미에 대해 생각해 보게 한다.
8강 ‘응답하라, 작은 것들의 세계여!(김성근)’에서는 한계를 극복하고 나날이 발전하고 있는 광학 현미경 기술에 대해 알아본다. 초고분해능 광학 현미경을 개발한 노벨 수상자들의 흥미로운 아이디어를 엿볼 수 있다.
9강 ‘멋진 세상을 만드는 빛(이용희)’에서는 레이저 빛의 탄생과 원리, 레이저가 우리 삶에 미치는 영향에 대해 알아본다. 레이저는 화려한 쇼뿐 아니라 반도체와 슈퍼컴퓨터, 철판 가공 등 산업 현장에서, 그리고 안과, 피부과 등 의료용으로 널리 쓰이고 있다.
10강 ‘자연에 없던 물질 만들기(이병호)’에서는 빛의 굴절률을 변화시키는 인공 물질인 메타 물질에 대해 살펴본다. 투명 망토와 홀로그램 등 메타 물질의 무궁무진한 가능성에 대한 미래 기술의 이야기를 듣는다.
과학을 통한 즐거운 소통,
최신의 과학 지식을 누구나 쉽고 즐겁게 나누는 현장
‘렉처 사이언스 KAOS’ 시리즈
렉처 사이언스 KAOS 시리즈는 과학을 쉽고 재미있게 전달하고자 기획된 카오스재단 강연을 바탕으로 출간되는 단행본 시리즈다. 다양한 사진과 그림으로 강연의 현장을 생생하게 담아내고, 강연에서 활발히 이루어졌던 질의응답을 활용해 궁금한 부분에서 즉시 질문할 수 있는 Q박스를 마련, 어려운 개념을 설명하는 설명 박스 등 양방향 소통의 편집으로 실제 강연에 참석하지 못했던 독자들에게도 최고 석학의 강연을 듣는 듯한 현장감을 부여했다. 《기원 the Origin》에 이어 《뇌 Brain》와 《빛 the Light》까지 최신 과학의 이슈를 하나하나 소장하는 기쁨을 느낄 수 있다.
과학은 세상에 도움을 줄 수 있고, 과학적 사고는 세상을 바꿔나갈 수 있다. 더 많은 사람들이 기초과학에 관한 다양한 지식을 함께 나눌 수 있기를, 이 책과 강연을 통해 과학적 동맹이 늘어나 대한민국에서 과학 애호가 10만 명이 성장할 수 있기를 기대해본다.
머리말 빛, 色즉時空 4
1강 빛, 너의 정체는 무엇이냐 - 오세정 18
빛의 정체를 둘러싼 논란, 입자 대(對) 파동 21
뉴턴 대 하위헌스 23
토머스 영의 이중 슬릿 실험 24
우리는 왜 일상생활에서
빛이 파동인 것을 못 느꼈을까 27
맥스웰 방정식과 전자기파 29
광전 효과와 콤프턴 효과 32
그래서 입자야 파동이야 35
새로운 물리학의 탄생 36
사이언스 토크 01 38
QnA 42
2강 우리는 빛을 어떻게 인지할까 - 최철희 44
물질과 빛이 만날 때 일어나는 일 47
에너지를 다른 형태로 바꾸다 49
그래서 투명 인간은
빛을 볼 수 있을까 50
지표면에 도달하는 빛 52
자외선의 응용 54
에너지가 높은 빛, 낮은 빛 56
빛이 눈에 들어왔을 때 일어나는 일 57
간상세포와 원추세포의 역할 59
다른 동물은 어떻게 볼까 60
본다는 것의 역할 65
사이언스 토크 02 70
QnA 74
3강 별빛이 우리에게 밝혀 준 것들 - 윤성철 76
천문학의 발달과 우주관의 변화 81
빛의 재발견 82
태양의 구성 성분 85
태양 에너지의 근원 87
핵융합, 현대판 연금술 90
진화하는 우주 93
별의 수명이 긴 이유 96
...
지구는 특별한 곳인가 98
외계 생명체를 찾아서 101
사이언스 토크 03 104
QnA 109
4강 빛과 함께 하는 시간 여행 - 이명균 110
어느 청년 과학자의 대담한 가설 114
망원경의 종류 116
야누스의 얼굴을 한 우주 121
과거로 떠나는 시간 여행 125
우주의 운명 134
한국 천문학의 미래 134
사이언스 토크 04 136
QnA 140
5강 빛, 색을 밝히다 - 석현정 142
빛이 있어야 색이 보인다 145
색채 지각의 원리 148
색채 항상성이 유지되는 이유 150
색깔 있는 빛으로 주변을 밝히다 153
감성을 일깨우는 빛 156
빛은 욕망을 자극한다 158
색채 연구의 토착화와 대중화 160
사이언스 토크 05 164
QnA 168
6강 빛을 열망한 예술가들 - 전영백 170
근대 주체의 형성 173
괴테의 색채론이 끼친 영향 175
사진의 발명과 미술의 진로 178
인상주의, 눈에 보이는 대로 179
현재성과 모더니티 185
자본주의 발달과 스펙터클 사회 186
모더니즘에 투영된 빛 188
빛과 포스트모더니즘 191
사이언스 토크 06 194
QnA 199
7강 식물은 빛을 어떻게 볼까 - 최길주 200
식물은 빛을 감지한다 203
식물이 빛을 보려고 하는 이유 205
식물이 보고 싶어 하는 빛 207
‘본다’는 것의 의미 209
식물의 광수용체 210
피토크로뮴이 빛을 인지하는 방법 212
식물은 피토크로뮴을 이용해
뭘 알고 싶어 할까 215
사이언스 토크 07 220
QnA 224
8강 응답하라, 작은 것들의 세계여! - 김성근 226
빛과 물질의 상호 작용 229
눈으로 본다는 것 232
이상한 나라, 미시 세계 233
거시 세계에서 미시 세계로 236
현미경의 과거와 현재 236
회절 한계에 도전하다 240
과학자의 자세 244
사이언스 토크 08 246
QnA 250
9강 멋진 세상을 만드는 빛 - 이용희 252
만들어진 빛 255
레이저 개발의 역사 257
레이저의 이론적 토대 260
레이저의 구조와 작동 원리 263
레이저의 활용 267
점점 더 작아지는 레이저 269
미래의 레이저 271
사이언스 토크 09 274
QnA 278
10강 자연에 없던 물질 만들기 - 이병호 280
빛의 성질 283
빛의 굴절과 전자기파 284
유전율과 투자율 286
메타 물질이란 288
자연에 없는 인공 물질 290
메타 물질을 이용한 미래 기술
- 투명 망토 293
메타 물질을 이용한 미래 기술
- 홀로그램 295
메타 물질의 미래 296
사이언스 토크 10 298
QnA 302
김성근 [저]
서울대학교 화학과 (이학사) 를 졸업하고, 미국 하버드대학교에서 물리학으로 이학석사와 화학물리학으로 이학박사를 받았다. 서울대학교 자연과학대학장을 지냈으며, 현재 서울대학교 화학부 교수로 재직 중이다. 영국왕립화학회 펠로우, 국제 학술지 PCCP 편집장 및 편집 이사회 의장, 삼성미래기술육성재단 이사장 및 KAOS 과학위원장으로 활동하고 있다.
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