아름다운 실험

•서문

1│세상은 어떻게 작동하는가?
01 지구의 크기 측정
02 지구의 자전에 관한 직접적인 증명
03 에테르를 찾아보자
04 일반상대성이론의 검증
��쉬어가는 페이지 1․실험이란 무엇인가?
05 좌우 대칭성이 깨지다
06 중력파의 발견

2│어떻게 이런 일이 일어날까?
07 떨어지는 물체를 관찰하다
08 자유낙하운동에서 가속도의 법칙을 추론하다
09 기압의 영향
��쉬어가는 페이지 2․새로운 기술이 과학에 미치는 영향
10 진공과 공기의 탄성
11 열의 근원
12 전기모터와 전자기 유도

3│세상은 무엇으로 만들어졌을까?
13 모든 물질이 물로 구성되어 있다는 ‘증거’
14 공기와 물의 화학적 구성
15 산소의 발견
16 전기분해를 통한 알칼리 금속의 발견
17 분자의 ‘손대칭성’
��쉬어가는 페이지 3․아름다운 실험이란 무엇인가?
18 3차원 형태의 당 분자
19 라듐과 폴로늄의 발견
20 새로운 형태의 탄소
21 DNA 접기로 만든 구조체
22 현미경을 처음으로 사용하다
23 브라운 운동의 이해
24 알파 입자의 성질과 원자핵의 발견
25 전자의 전하 측정
26 주사 터널링 현미경의 발명과 단원자의 이동
27 안개상자
28 양전자의 발견
29 중성미자의 발견
30 힉스 입자를 발견하다

4│빛이란 무엇인가?
31 카메라 오브스쿠라
32 무지개 모형 만들기
33 색의 근원
��쉬어가는 페이지 4․예술 작품 같은 과학 기기
34 빛의 파동성
35 빛의 속도를 측정하다
36 광전 효과
37 결정에 의한 X선 회절
38 전자 회절을 통한 파동 -입자 이중성 증명
39 단일 전자를 이용한 이중슬릿 실험
40 빛의 속도를 느리게 만들다

5│생명이란 무엇인가?
41 현미경으로 관찰한 미생물
42 동물 전기
43 호흡의 화학적 과정
44 수정 과정 중 정자의 역할
��쉬어가는 페이지 5․사고실험
45 유전의 원리
46 자연발생설의 종말
47 발생을 유도하는 형성체
48 무작위로 발생하는 유전자 돌연변이
49 DNA가 유전물질이라는 증거
50 유전자를 복제하다
51 유전 암호가 삼중 암호라는 증거를 찾다
52 유전 암호의 첫 글자를 해독하다
53 복제 양 돌리
54 최초의 ‘합성 유기체’

6│유기체는 어떻게 행동할까?
55 전기어가 일으키는 전기를 증명하다
56 지렁이는 얼마나 알고 있을까?
57 마음을 보여주는 조건화된 행동
58 선천적 습관과 후천적 습관
59 꿀벌의 와글 춤을 해독하다
60 새의 마음 시간 여행과 마음 이론

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갈릴레이의 경사면은 양적 실험 연구만을 위해 설계한 최초의 장치이다. 과거에 자연철학자들은 자연이 어떻게 작동하는지를 조사할 때 작대기와 막대, 어두운 방, 프리즘과 항아리 등 손으로 다룰 수 있는 자원을 활용하곤 했다. 하지만 갈릴레이의 경사면은 특정 목적을 위해 제작한 진정한 과학 기기였다. 이 실험은 전문적인, 그래서 가끔은 매우 값비싼 과학 기기가 사용되는 일이 흔해지는 한 세기의 시작을 알렸다. 과학 기기의 사용으로 ‘전문가’는 단순한 아마추어 애호가들과 점차 구분되었고, 이후에는 때로 거장으로 불리게도 되었다. [08․자유낙하운동에서 가속도의 법칙을 추론하다]에서

어쩌면 우리는 과학에서 아름다움이라는 단어의 개념을 정확히 이해하려고 너무 애쓰지 말아야 할 것 같다. 그 아름다움을 정량화해서 측정할 수 있는 변수로 만들려 하다가는 생체 해부를 당해 죽음을 맞는 불쌍한 실험실 동물처럼 아름다움이 난도질당하기 쉽다. 아무튼 아름다운 이론처럼 아름다운 실험도 아마 설득력을 얻을 것이다. 왜? 당연히 자연은 아름다우니까! 여기에 위험이 도사리고 있다. 그러니 덮어놓고 아름다움을 추구해선 안 된다. 그러나 아름다운 실험은 거의 당연히 ‘좋은’ 실험이기 십상이다. 명확한 실험, 애매한 점이 없는 실험, 이용할 수 있는 방법을 논리적이고 체계적인 방식으로 활용하는 실험이기 때문이다. 이것은 분명 실험자가 실험에서 바라는 바다. 아름다운 실험은 또한 새로운 것을 배우는 기회도 된다. 이 책에 소개된 실험이 모두 현대적인 관점에서 볼 때 ‘정확한’ 건 아니지만, 이 점이 미적 가치를 떨어뜨리지는 않는다. 모든 과학은 그 시대에 부합하고, 좋은 과학은 나중에 수정되거나 대체되는 답을 만들 수 있고 또 만들고 있다. [쉬어가는 페이지 3․아름다운 실험이란 무엇인가?]에서