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10대에게 권하는 물리학 : 어려운 물리학을 왜 배워야 할까요?
이강영 ㅣ 글담출판
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2023년 06월 05일
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234page/170*220*20/556g
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9791191309423/1191309428
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  • 물리학을 배우면 과학적 사고방식을 익힐 수 있어요 원자부터 우주까지, 우리가 사는 세상을 더 잘 이해할 수 있도록 도와 주는 물리학 청소년을 위한 인문학 교양서 〈10대에게 권하는 시리즈〉의 9권. 경상국립대학교 물리교육과 이강영 교수가 집필한 청소년의 눈높이에 맞춘 물리학 입문서다. 흔히 ‘물리학’이라고 하면 똑똑하고 명석한 사람들만 공부하는 학문처럼 느끼는 경우가 많지만, 물리학은 우리가 사는 세상의 보편 원리를 탐구하는 학문으로 우리 삶과도 긴밀히 연결되어 있다. 물리학을 공부하면 하늘은 왜 파란지, 왜 우리는 방위를 동서남북으로 나누는지 등의 기본적인 지식부터 우리가 일상적으로 사용하는 컴퓨터와 스마트폰 등은 어떻게 만들어지고 작동하는지도 알 수 있다. 이 책은 막연하고 어렵게 느껴지는 물리학에서는 어떤 것을 연구하는지 살펴보고, 고전물리학부터 현대물리학까지 청소년이 물리학에 대해 알아야 할 기초적인 지식을 소개한다. 이 책을 통해 갈릴레이의 목성 위성 발견이 가지는 의미, 뉴턴의 만유인력의 법칙, 그리고 각종 매체에서 자주 다루어지는 아인슈타인의 상대성 이론과 양자역학에 이르기까지, 물리학의 주요 주제들을 쉽게 이해할 수 있다.
  • 물리학을 배우려면 꼭 수학을 잘해야 할까? 천재처럼 똑똑한 사람만 물리학을 공부하는 걸까? 멀고 어렵게 느껴지는 물리학을 쉽고 친근하게 알려 주는 책 물리학이라고 하면 아인슈타인의 상대성 이론이나 블랙홀, 쿼크, 양자역학 등 난해한 개념을 떠올리면서 어렵고 까다로운 학문이라고 생각하는 경우가 많다. 물리학을 배우려면 난해한 공식이나 이론도 쉽게 이해할 수 있을 정도로 똑똑해야 하고, 어렵고 까다로운 수학도 잘해야 한다는 편견도 흔하다. 하지만 물리학은 우리가 사는 세계가 어떻게 이루어지고 움직이는지를 탐구하며, 세상의 보편 원리를 이해할 수 있게 해주는 학문이다. 물리학은 우리가 사는 세상은 물론이고 현대 사회의 기술 문명 또한 깊이 이해할 수 있도록 도와 준다. 이 책은 우리 주변에서 찾아볼 수 있는 흔한 현상에 담긴 물리학적 원리를 소개하면서, 청소년의 눈높이에 맞추어 물리학을 쉽고 친근하게 소개한다. 컴퓨터, 스마트폰, GPS 등 우리가 현재 누리고 있는 기술 문명의 바탕에는 물리학이 있다. 물리학의 발전이 없었더라면 우리가 사는 문명 사회는 지금과 같은 모습이 될 수 없었을 것이다. 현대의 기술 문명을 만든 물리학의 원리를 차근차근 알아 나가면 현대 사회에 꼭 필요한 과학적 사고방식, 즉 환원적 사고방식을 기르는 데 도움이 된다. 또한 대학의 물리학과에 진학하면 어떤 것들을 배우고, 물리학을 전공하면 장차 어떤 일을 할 수 있는지까지 상세하게 알려 준다. 또한 물리학의 최첨단에서는 어떤 것들을 연구하며, 장차 잠재력을 지닌 물리학 분야도 소개하고 있어, 물리학에 대한 이해를 높여 줄 뿐만 아니라 청소년의 진로 설계에도 큰 도움이 될 것이다. -- 물리(物理)라는 말은 ‘사물의 이치’라는 뜻입니다. 여기서 사물은 특정한 무엇을 가리키는 게 아니라, 지금 우리 눈에 보이는 모든 것들을 말합니다. 그러니 물리학이 다루는 대상은 엄청나게 많을 수밖에 없습니다. 책상과 의자, 연필, 유리창과 같은 우리 주변의 물건은 물론, 물질을 이루는 원자와 분자, 원자핵과 기본 입자, 그리고 원자로 이루어진 고체, 액체, 기체와 같은 물질들이 모두 물리학이 다루는 대상입니다. 또한 발전소나 휴대폰, TV 등의 전자 제품뿐만 아니라 자동차나 온갖 기계도 모두 물리학을 통해 얻은 지식을 이용하고 있습니다. 나아가 생명체 속에서나 별들 속에서 일어나는 현상도 물리학으로 설명되며 시간과 공간, 우주 전체까지 모두 물리학에서 연구하는 주제들입니다. _p12~13 -- 물질을 원자라는 기본적인 구조를 통해서 이해하는 것처럼, 무언가를 더 기본적인 구조로 바꾸어서 생각하는 방식을 ‘환원적 방법’이라고 합니다. 사실 오늘날의 과학은 거의 모두가 이러한 환원적 사고방식을 바탕으로 합니다. 그중에서도 물리학이 그러한 경향이 가장 강합니다. 그러므로 현대에 물리학을 배운다는 것은 이러한 환원적인 사고방식과 그에 필요한 지식을 배우는 일입니다. _p23 -- LCD란 ‘액정 디스플레이(Liquid Crystal Display)’의 약자입니다. 여기서 액정은 액체로 된 결정이라는 뜻이지요. 결정이란 물질을 이루는 원자나 분자가 규칙적으로 늘어선 것을 말하는데, 액체란 원자나 분자가 제멋대로 움직이는 상태니 ‘액정’이라는 말이 얼핏 들으면 모순처럼 들립니다. 하지만 모순은 아니고, 액정이란 어떤 조건이 되면 (주로 온도가 맞으면) 분자들이 제멋대로 움직이기는 하지만 방향이 일정하게 정렬하는 특수한 성질을 가지는 물질을 말합니다. p189~190 코페르니쿠스의 지동설부터 슈뢰딩거의 고양이까지, 난해해 보이지만 흥미로운 물리학의 세계를 탐험...
  • 프롤로그 CHAPTER 01 물리학이란 무엇인가요 물리학은 보편적인 원리를 탐구해요 물리학을 공부하면 무슨 일을 할 수 있나요 물리학을 공부하려면 꼭 수학을 잘해야 하나요 물리학과에서는 무엇을 공부하나요 생각 더하기_물리학자가 물리학이 아닌 분야에서 노벨상을 받기도 하나요? CHAPTER 02 물리학은 어떻게 시작되었나요 자연철학자: 옛사람들은 세상을 어떻게 보았을까요? 과학혁명: 물리학은 어떻게 본격적인 학문이 되었을까요? 전기와 자기: 자석과 번개가 지닌 힘을 어떻게 연구했을까요? 생각 더하기_왕과 같은 장례식을 치른 과학자가 있다고요? CHAPTER 03 현대물리학은 어떻게 발전했나요 상대성 이론: 아인슈타인은 무엇을 설명하려 했던 걸까요? 원자: 물질은 무엇으로 이루어져 있을까요? 양자역학: 원자를 어떻게 설명할까요? 입자물리학: 물질은 궁극적으로 무엇일까요? 일반 상대성 이론: 우주를 어떻게 이해해야 할까요? 생각 더하기_슈뢰딩거의 고양이가 도대체 무엇인가요? CHAPTER 04 물리학은 우리 생활에 어떻게 이용되나요 물리학으로 우리가 사는 지구를 이해할 수 있어 우리는 빛을 통해 세상을 볼 수 있어요 에너지는 물리학에서 가장 중...
  • 천문학은 단지 지성을 갈고 닦기 위해서 발달한 학문이 아닙니다. 사실 천문학은 실용적인 목적으로 발달했습니다. 달력을 만들어 농사에 이용하고, 어업이나 항해에 참고하기 위해서지요. 농사를 짓기 위해서는 계절을 느끼는 것을 넘어서 그 규칙을 제대로 알고 있어야 합니다. 그래야 언제 씨를 뿌리고 열매를 보관해야 하는지 알 수 있을 테니까요. 어부는 언제 밀물이 들어오고 썰물이 나가는지 알아야 하고요. 잘 알려져 있다시피 밀물과 썰물은 달의 움직임과 깊은 관련이 있습니다. 또한 지상에서와 달리 바다에 나가면 방향과 시간을 파악하기가 어렵습니다. 그래서 항해하는 사람들에게 별은 방향을 알려 주는 귀중한 지표였지요. 이런 이유로 천문학은 지금 우리가 과학이라고 부르는 분야 중에서 가장 먼저 발전했습니다. 그래서 동서양을 막론하고 고대 사회에는 국가의 중요한 위치에 천문학자가 있었습니다. _p48 집에 있는 냉장고에 자석 한두 개쯤은 붙어 있을 것입니다. 장식용 자석도 있을 테고 중국집이나 피자집 배달 전화번호가 적힌 광고용 자석도 있겠지요. 이제 이 자석에 클립을 붙여 봅시다. 클립은 떨어지지 않고 자석에 붙어 있을 것입니다. 우리는 이 상황을 별로 이상하게 생각하지 않습니다. 자석에 클립이 붙는 건 당연한 일이니까요. 하지만 이 현상을 가만히 생각해 봅시다. 이 상황은 클립을 땅에 떨어지게 하는 중력보다 자석의 자기력이 더 강하다는 뜻입니다. 중력이 더 강하다면 클립은 땅에 떨어졌을 것입니다. 여기서 중력이란 지구의 중력이고, 자기력은 냉장고 자석의 힘입니다. 그러므로 이 거대한 지구 전체가 당기는 중력보다 피자집에서 나눠 준 작은 냉장고 자석의 자기력이 더 강한 것입니다. 즉, 본질적으로는 중력이 자기력에 비해 아주 작은 힘이라는 걸 알 수 있지요. _p71 사실 아인슈타인의 상대성 이론은 두 가지입니다. 하나는 아인슈타인이 대학을 졸업하고 특허청 심사관으로 일하던 1905년에 발표한 특수 상대성 이론이고, 다른 하나는 베를린 대학교 교수였던 1915년에 발표한 일반 상대성 이론입니다. 불과 10년 사이에 무슨 일이 일어났기에 아인슈타인은 특허청의 심사관에서 일약 독일의 중심 대학인 베를린 대학교의 교수가 된 것일까요? _p89 물리학에 관심이 많은 사람이라면 양자역학에 대해서 여러 가지 신비한 이야기를 들었을지 모르겠습니다. 슈뢰딩거의 고양이라든가, 입자와 파동의 이중성 같은 무슨 주문 같은 이야기들 말이지요. 그런데 그런 내용은 대학에서 양자역학을 배우면 무슨 소리인지 다 알 수 있습니다. 그러니까 양자역학이 특별한 지식이긴 하지만, 신비한 그 무엇이라고 너무 부풀릴 필요는 없습니다. 물론 지금 인간이 양자역학을 완벽하게 이해하고 있는 것은 아니며, 양자역학의 ‘진정한’ 의미에 대해서는 여전히 탐구 중입니다. 현재는 적어도 원자나 원자핵 그리고 기본 입자에 대해서 꽤 잘 설명할 수 있을 정도로는 양자역학을 알고 있다고 말할 수 있습니다. _p119 양자역학 분야에서 가장 유명한 동물은 아마 고양이일 것입니다. ‘슈뢰딩거의 고양이’라는 말을 한 번쯤은 들어 봤을 거예요. 슈뢰딩거는 양자역학을 만든 과학자 중 한 사람입니다. 이 이야기는 슈뢰딩거가 아인슈타인과 양자역학의 의미에 대해 이야기하면서 나온 일종의 사고실험인데, 양자역학의 여러 미묘한 점을 매우 실감 나게 표현하고 있어서 엄청나게 유명해졌습니다. (…) 상자 속에 고양이가 들어 있습니다. 한편에는 방사성 원소가 있습니다. 방사성 원소는 시간이 지남에 따라 방사성 붕괴가 일어나 방사선을 방출하는 원소입니다.여...
  • 이강영 [저]
  • 1988년 서울대학교 물리학과를 졸업하고 KAIST에서 입자 물리학으로 석사 학위와 박사 학위를 받았다. 박사 과정 중이던 1993년, LEP가속기의 L3실험 그룹의 멤버가 되어 CERN에서 1년간 머물렀다. 1996년 힉스 입자를 비롯한 기본 입자 사이의 대칭성을 주제로 박사 학위를 받았다. 서울대학교 이론 물리학 연구 센터, 연세대학교 자연과학 연구소, 고등 과학원 등에서 연구했고, KAIST와 고려대학교 물리학과의 연구교수를 지냈다. 또한 한국과학영재학교에서 3년간 학생들을 지도했다. 지금까지 여분차원, 힉스입자, CP대칭성, B메손, 게이지 이론, 암흑물질 등 입자물리학의 여러 주제에 관해 박사학위 논문인 '유카와 결합 상수에 내포된 플레이버 대칭성의 의미'를 비롯, 'LHC에서 좌우동형 모델에 나오는 전기를 띤 힉스 입자의 생성', '페르미온 암흑 물질의 가장 간단한 모형' 등 50여 편의 논문을 발표했다. 현재 건국대학교 물리학부 연구교수로 재직하고 있다.
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