물리는 어떻게 진화했는가

서문

제1장 역학적 세계관의 대두

위대한 추리소설
최초의 실마리
벡터
운동의 수수께끼
남은 하나의 실마리
열은 물질인가?
롤러코스터
교환율
철학적 배경
물질의 운동론

제2장 역학적 세계관의 몰락

두 가지 전기 유체
자기 유체
첫 번째 심각한 문제
빛의 속도
물질로서의 빛
색의 수수께끼
파동이란 무엇인가?
빛의 파동 이론
광파는 횡파일까, 종파일까?
에테르와 역학적 세계관

제3장 역장과 상대성

표현 방식으로서의 역장
역장 이론의 두 기둥
실재하는 역장
역장과 에테르
역학적 지지대
에테르와 운동
시간, 거리, 상대성
상대성과 역학
시공간 연속체
일반 상대성
승강기의 안팎
기하와 실험
일반 상대성이론의 입증
역장과 물질

제4장 양자

연속성-불연속성
물질과 전기의 기본량
광양자
빛의 스펙트럼
물질의 파동
확률파
물리학과 현실

옮긴이의 말

완벽하게 매끄러운 길과 전혀 마찰이 없는 바퀴를 상상해 보자. 그런 상황에서는 수레를 멈출 요소가 아무것도 없을 것이며, 따라서 영원히 달려가게 될 것이다. 이런 결론은 오직 이상적인 상황에서의 실험을 가정할 때에만 얻어낼 수 있다. 모든 외부 영향을 제거하는 것은 불가능하기 때문에, 실제로 실험을 수행할 수는 없기 때문이다. 이상적인 실험은 운동의 역학의 기반을 이루는 진짜 실마리가 무엇인지를 드러내 보여준다.

과학적 상상력은 기존의 개념을 너무 제한적이라 여기며 새로운 개념으로 그를 대체한다. 일단 시작된 이후의 발전은 진화라고 불러야 할 만한 양상을 보인다. 적어도 정복해야 할 새로운 영역이 등장해서 전환점이 마련될 때까지는 말이다. 그러나 주요 개념의 전환이 어떤 논리를 따르며 어떤 어려움을 극복하기 위한 것인지를 이해하기 위해서는, 최초의 실마리뿐 아니라 그로부터 끌어낼 수 있는 결론까지 알고 있어야 한다.

물리학의 개념은 오로지 인간의 정신만으로 자유롭게 창조해 낸 결과물이며, 그 겉모습이 어떻게 보이든 외부 세계가 지정해 준 결과물이 아니다. 현실을 이해하려 하는 우리들은 어떻게 보면 내부가 노출되지 않은 손목시계를 이해하려 하는 사람과 비슷한 처지라고 할 수 있다. 문자반과 움직이는 바늘을 관찰하고, 똑딱거리는 소리를 들을 수는 있지만, 내부를 열어볼 수는 없는 것이다.