보이지 않아도 존재하고 있습니다

들어가며 티끌같이 사소해도 천금같이 소중합니다

1부 우리는 모두 우주에서 온 별의 먼지: 인간이라는 존재로 산다는 것
[처음] 시간의 화살 위에 점을 찍는 일
[흐름] 강물은 에너지로 흐르고 세월은 엔트로피로 흐른다
[허공] 원자에서부터 우주까지, 거의 모든 것을 이루는
[소멸] 10년 전의 나와 10년 후의 나는 같다고 할 수 있을까
*과학자의 노트∥인간이란 무엇인가: 영화 〈블레이드 러너〉
[빈칸] 생성과 소멸을 거듭하는 진공의 바다
*과학자의 노트∥저자가 한 명이라도 주어는 ‘우리’: 과학자들의 재미있는 논문 이야기
[성공] 가장 높은 고지에 이르는 최적화문제
[경험] 알파고는 이기는 법을 인간에게 배우지 않았다
*과학자의 노트∥우리 뇌는 어떻게 학습하는가: 배움의 뇌과학
[예측] 뉴턴이 말했다, 내일도 동쪽에서 해가 뜰 것이라고

2부 적어도 지구 위에 고립계는 없다: 관계의 물리학
[열림] 생명, 그리고 인간관계의 필요조건
[거리] 사람과 사람 사이의 물리량
[인연] 천문학적 규모의 우연에 이름을 붙이는 일
[사과] 중력이라는 이름의 상호작용
*과학자의 노트∥앞에서 끌어주고 뒤에서 밀어주고: 동행의 작용-반작용법칙
[온도] 아내의 언 손을 녹이는 것
[뾰족] 큼과 작음의 비율
[무게] 존재의 무게를 좌우하는 중력장
[꼰대] 지금 이곳의 좌표
*과학자의 노트∥좋은 리더란 어떤 것일까: 계층구조의 효율성에 관한 리더십 연구

3부 모든 변화는 상전이처럼 온다: 보이지 않는 힘들의 세계
[자석] 스핀이 한곳을 바라볼 때의 위력
[떨림] 변화의 순간을 알리는 격렬한 신호
*과학자의 노트∥빨간 약, 그리고 내 마음속 가시: 영화 〈매트릭스〉
[공명] 나와 너의 진동수가 같아지는 순간
[증가] 우주를 쌀알로 가득 채우는 데 걸리는 시간
[꼼짝] 운동에너지가 0이 되면 생기는 일
[평형] 힘과 힘이 벌이는 팽팽한 대결
[비움] 지속을 위한 버림
*과학자의 노트∥가을 하늘이 주는 오싹한 경이로움
[순환] 지속가능한 것들의 조건
[마찰] 뜨거워지는 세상, 폭주하는 미래
*과학자의 노트∥세상을 구할 영웅도, 세상을 망칠 악당도 없다: 행위자가설의 함정에 빠지지 않으려면

4부 과학이 지식이 아닌 태도가 될 때: 이성의 눈으로 복잡한 세상을 꿰뚫는 법
[역설] 겸허의 학문
[주체] 눈을 감아도 그곳에 달이 정말 있을까
*과학자의 노트∥‘덕업일치’를 이룬 물리학자입니다만!
[잣대] 1킬로그램을 정의하는 법
[기준] 기준이 달라져도 변하지 않는 같음
[법칙] 자연스럽지 않은 것들은 없다
[상식] 나의 지식을 모두의 상식으로 만드는 과정
[이해] 공통의 나무 그늘을 찾는 일
*과학자의 노트∥뇌 안의 연결 배선을 바꾸는 방법: 말과 글
[풍경] 봉우리 높이만큼의 에너지
[확률] 세상은 양자택일로 돌아가지 않는다
[경계] 문턱이 사라지면 발가락을 찧지 않는다

5부 더 나은 삶을 향한 아름다운 안간힘: 공존에 관하여
[무한] 거리가 아닌 방향으로 측정되는 물리량
[틈새] 있지만 잊었던 작은 것들이 모습을 드러낼 때
[대칭] 물리학이 아름다울 수 있는 이유
[옥석] 다이아몬드와 흑연 사이
[평화] 연결의 구조를 바꿔 세상을 바꾸다
[자연] 우리가 없어도 목련은 핀다
[투명] 아득히 깊은 곳까지 빛이 다다르려면
*과학자의 노트∥지속가능한 성장을 향한 길: ESG경영에 관하여

물리학을 공부하다 보면 간혹 생각이 엉뚱한 곳으로 흘러갈 때가 있습니다. 물리학의 질량을 생각하다가 마음의 무거움을 떠올리는 것처럼 말이지요. (……) 이 책에는 과학과 과학이 아닌 것이 함께 섞여 있습니다. 서로 결이 다른 두 얘기를 함께 적을 때는 다름보다는 비슷함에 주목했다는 말씀도 드립니다. 우리의 삶이 그렇듯 모든 것을 둘로 딱 나눠 구분할 필요는 없다고 생각합니다. 과학을 이야기하지만, 과학만 이야기하려고 하지는 않았습니다.
과학도 결국 사람의 일입니다. 광막한 우주 속 사소해서 어쩌면 더 소중한 우리 존재를 생각하고, 커튼 틈새로 들어온 햇빛에 반짝이는 작은 티끌을 정겹게 바라보게 됩니다. 어마어마한 크기의 우주의 지금 모습과 고마운 햇빛을 보면서, 물리학의 여린 중력과 약한 핵력을 떠올리기도 했지요. 눈에 보이지 않아도 존재하고, 작고 여린 것들의 함께 모여 우리 사는 세상이 됩니다.
— 「들어가며 티끌같이 사소해도 천금같이 소중합니다」

지구는 크기뿐 아니라 위치도 보잘것없다. 태양은 우리은하 변방에 놓인 평범한 항성이고, 지구는 그 주위를 도는 특별할 것 하나 없는 행성일 뿐이다. 어마어마한 크기의 우주와 그 안의 한없이 작은 지구를 떠올리면서 인류의 보잘것없음에 실망하는 이가 많다. 한편으로는 인간도 결국은 크기가 없는 기본입자들의 모임에 불과하다는 허무함에 젖을 수도 있다.
우주의 막막함과 그 안에 놓인 인간 존재의 사소함을 대할 때면 나는 늘 “그럼에도 불구하고”라는 글귀를 떠올린다. 허공으로 가득한 우주의 아름다움을 이성의 힘으로 스스로 깨달은, 우리가 아는 유일한 존재가 우리 자신이다. 그래서 애틋한 마음을 담아 모두에게 전하고 싶다. 인간은 보잘것없기에 더욱 소중한 존재라고.
— 「허공_원자에서 우주까지, 거의 모든 것을 이루는」

현대 양자물리학에서 ‘무’ 혹은 ‘정말로 비어 있음’을 뜻하는 진공(vacuum)도 과거 멘델레예프 주기율표의 빈칸처럼 적극적인 역할을 한다. 물리학은 진공이 역설적으로 진공이 아님을 발견했다. 현대물리학의 진공은 넓고 깊은 바다와 비슷하다. 큰 바다를 가득 채운 바닷물을 직접 보지는 못하고, 물장구를 쳐서 수면 위로 튀어 오른 물방울, 그리고 그 물장구가 남긴 바닷물 속의 공기방울만 볼 수 있다고 가정해보자. 수면 위로 올라온 물방울을 입자, 바닷물 안의 공기방울을 반(反)입자로 생각하면 된다. 진공이 이런 바다라면, 아무것도 보이지 않다가 갑자기 입자 하나와 반입자 하나가 짝을 이루어 동시에 그 조재를 드러낼 수 있다는 사실을 이해할 수 있다. 바로 진공요동이다.
— 「빈칸_생성과 소멸을 거듭하는 진공의 바다」