아인슈타인과 논쟁을 벌여봅시다

추천의 글
프롤로그

1장 러더퍼드와 함께 아침을 먹어봅시다 : 빵 한 조각으로 시작된 물질의 구성에 관한 고찰
1.1 아침 식사로 먹은 ‘빵’
1.2 운동장과 작은 개미
1.3 0에서 출발해 0으로 끝나다

2장 망델브로와 함께 해안선을 측정해 봅시다 : 자연계의 자기 복제
2.1 겨울 창가의 눈송이
2.2 열대성 회오리바람
2.3 셋에서 만물이 나오다

3장 후크, 뉴턴과 함께 실험해 봅시다 : 300년 동안 이어진 입자와 파동의 논쟁
3.1 캠퍼스의 작은 연못
3.2 만물의 형태
3.3 입자와 파동의 논쟁
3.4 구름 속의 코끼리

4장 아인슈타인과 논쟁을 벌여봅시다 : 시간의 물리적 개념에 관한 논쟁
4.1 시간에 관한 이야기
4.2 일반 상대성 이론
4.3 우주 탄생의 메아리에 귀를 기울이다

5장 슈뢰딩거와 그의 고양이에 대해 이야기해 봅시다 : 단절된 공간
5.1 연속성의 종결
5.2 존재성의 붕괴
5.3 꼬리를 무는 뱀

6장 리만과 함께 풍선을 관찰해 봅시다 : 시공간을 새기는 도구
6.1 풍선과 말안장
6.2 신기한 연산 부호

7장 하이젠베르크와 함께 빙글빙글 돌아봅시다 : 바늘 끝의 세계
7.1 입자 대가족
7.2 신비한 힘의 작용
7.3 탐구는 끝이 없다

8장 갈루아와 결투를 벌여봅시다 : 아름다운 대칭에 관하여
8.1 구체와 입방체
8.2 시계와 회전
8.3 천재 소년
8.4 대칭과 게이지
8.5 통일의 길

9장 힉스와 함께 파티에 참석해 봅시다 : 질량의 비밀
9.1 엘리베이터에서 터지지 않는 휴대폰
9.2 입자들의 파티
9.3 연필은 어디로 쓰러질까?
9.4 자욱한 ‘에테르’
9.5 현실과 환상

10장 오일러와 함께 우주의 교향곡을 들어봅시다 : 끈 이론
10.1 무한대의 난제와 쿼크 감금
10.2 진동하는 끈
10.3 더 높은 차원을 향해
10.4 깊이 있는 탐구

11장 앨런 구스와 함께 별이 가득한 하늘을 감상해 봅시다 : 진공의 신비
11.1 끓고 있는 진공
11.2 만물은 하나다

그 후의 이야기
에필로그
참고 문헌

1960년대 수학자 망델브로는 과학학술지 《사이언스》에 ‘영국 해안선의 총 길이는 얼마인가?’라는 질문을 던졌다. 그 당시 사람들은 직접 재보면 알 수 있지 않겠냐며 그의 질문을 대수롭지 않게 생각했다. 그러면서 영국 해안선의 길이를 대략 수 천km 정도로 예상했다. 그런데 놀랍게도 망델브로는 영국 해안선의 길이가 무한하다고 주장했다. 비록 지금까지 직접 해안선의 길이를 재본 사람은 아무도 없지만 눈송이 둘레의 예시를 생각해 보면 완전 터무니없는 주장이라고 볼 수는 없다.

물결, 음파, 전자파 등 모든 파동에는 한 가지 공통된 특징이 있는데, 바로 장애물을 우회할 수 있다는 점이다. 이를 파동의 회절 속성이라고 부른다. 예를 들어, 물결은 자갈 등의 장애물을 만나면 돌 뒤로 돌아가 계속 전파된다. 두 사람이 벽을 사이에 두고 이야기해도 건너편까지 말소리가 전달되고, 전자파가 큰 건물을 만나도 그대로 통과해 전파될 수 있는 이유는 파동의 회절 속성 때문이다.