우주 사용 설명서

서문
“그래서, 어떤 일을 하시나요?” 11

1. 특수 상대성 이론
“빛의 속도로 움직이면서 거울을 들여다보면 어떤 모습일까?” 21
안개 속에서는 배가 얼마나 빨리 움직이는지 왜 알 수 없을까? 27
빛과 나란히 달린다면 빛의 속도는 얼마나 빠른 걸까? 34
광속에 가까운 속도로 우주여행을 한다면 지구에 돌아왔을 때 어떤 끔찍한 일이 일어날까? 39
빛의 속도에 다다를 수 있을까? 44
상대성이란 원자를 무한한 힘을 가진 것으로 만드는 일 아니었어? 48

2. 양자의 불가사의
“슈뢰딩거의 고양이는 죽은 거야, 산 거야?” 57
빛은 작은 입자로 이뤄졌을까, 아니면 큰 파동으로 이뤄졌을까? 65
눈으로 보는 것만으로도 현실을 바꿀 수 있을까? 72
자세히 들여다봤을 때 진짜 전자란 무엇일까? 77
내 건망증을 양자 역학 탓으로 돌릴 순 없을까? 81
스타트렉에 나오는 순간 이동 장치를 만들 수 있을까? 88
숲속에서 나무가 쓰러졌는데 아무도 그 소리를 듣지 못했다면, 그걸 소리라고 할 수 있을까? 93

3. 무작위성
“신은 우주를 가지고 주사위 놀이를 할까?” 105
물리적 세계가 그렇게 예측 불가능한 것이라면, 꼭 그래 보이지 않는 건 왜일까? 110
탄소 연대 측정법의 원리는 무엇일까? 119
신은 우주를 가지고 주사위 놀이를 할까? 123

4. 표준 모형
“거대 강입자 충돌기가 지구를 파괴하게 될까?” 135
수백만 달러짜리 입자 가속기가 대체 왜 필요해? 140
어떻게 아원자 입자를 발견할까? 149
입자마다 왜 그렇게 많은 규칙이 있는 걸까? 154
힘은 도대체 어디에서 오는 걸까? 162
왜 몸무게(또는 질량)는 전부 사라지지 않을까? 169
그 작은 거대 강입자 충돌기가 이 큰 세상을 파괴할 수 있다고? 175
힉스 입자를 발견하면 물리학자들은 할 일 다한 거다? 180

5. 시간 여행
“타임머신을 만들 수 있을까?” 193
영구 운동 기계를 만들 수 있을까? 196
블랙홀은 진짜 있을까? 아니면 지루한 과학자들이 꾸며 낸 이야기일까? 202
블랙홀에 빠지면 어떻게 될까? 208
과거로 되돌아가 마이크로소프트 주식을 살 수 있을까? 213
시간 여행을 제대로 한 건 누구일까? 221
실제 타임머신은 어떻게 만들 수 있을까? 226
과거를 바꾸는 것에 대한 내 예측은? 234

6. 팽창 우주
“우주는 대체 어디로 팽창하는 거지?” 239
우주의 중심은 어디일까? 246
우주 끄트머리에는 뭐가 있을까? 250
빈 우주 공간은 뭘로 이루어져 있을까? 253
우주는 얼마나 비어있을까? 261
다 어디에 있는 걸까? 266
우주는 왜 가속될까? 270
우주는 어떻게 생겼을까? 276
우주는 어디로 팽창해 가는 걸까? 280

7. 빅뱅
“빅뱅 이전에는 무슨 일이 있었을까?” 285
왜 빅뱅까지 되돌아 볼 수 없는 걸까? 294
우주(의 반은) 반입자로 채워져 있어야 하는 거 아니었어? 297
원자는 어디에서 온 걸까? 301
입자들은 어떻게 해서 무거워진 걸까? 307
다른 시공간 속 어딘가에 또 한 명의 당신이 존재할까? 310
물질은 왜 존재하는가? 319
시간의 시작점에서 무슨 일이 있었을까? 321
태초 이전에는 무엇이 있었을까? 324

8. 외계 생명체
“다른 행성에 생명체가 존재할까?” 331
다들 어디 있는 거야? 334
외계인이 우릴 찾아올 수 있을까? 338
우주에는 생명체가 살 수 있는 행성이 몇 개나 될까? 340
지적 문명은 얼마나 오랫동안 지속될까? 345
우리의 존재 확률은 얼마나 될까? 350

9. 미래
“우리는 무엇을 모르고 있는 걸까?” 357
암흑 물질이 뭘까? 362
양성자의 수명은 얼마나 될까? 372
뉴트리노의 질량은 얼마나 될까? 377
우리가 바로 알 수 없는 건 어떤 것들일까? 386