시민의 물리학

추천의 글
◆ 물리학을 이해하는 데 도움 줄 단단한 디딤돌 | 장회익(서울대학교 물리학과 명예교수)
◆ 깊은 생각, 삶의 성찰로 이끄는 과학책 | 최무영(서울대학교 물리천문학부 교수, 《최무영 교수의 물리학 강의》 지은이)
◆ 문과, 이과를 넘어 시민의 교양으로 | 강내희(지식순환협동조합 대안대학 학장)
◆ 인문학과 정통 물리학의 재미있는 만남 | 박인규(서울시립대학교 물리학과 교수)

저자의 글

여는 글 - 과학, 새로운 세상을 꿈꾸는 시민의 반려 학문
왜 시민인가?˙ / 세상을 보는 눈이 바뀌는 배움 / 모든 곳에 통하는 보편성˙/ 상식을 뒤집으며 앞으로 나아가는 물리학˙/ 자연을 통합해온 물리학˙/ 대립을 넘어서는 물리학 / 밀고 당기면서 함께 나아가는 과학˙/ 모든 기술이 꼭 필요한 걸까?

1장 드디어 과학이 시작되다 - 그리스 자연철학
탈레스, 과학의 시작˙/ 변화에 대해 생각하는 헤라클레이토스와 파르메니데스˙/ 피타고라스는 말한다, 세상은 모두 수!˙/ 뭔가 익숙한 숫자 7 / 그리스 시대의 원자론, 현대과학을 여는 열쇠가 되다 / 수학에서 세계의 본질을 찾아 헤맨 플라톤˙/ 모든 것에는 목적이 있다는 아리스토텔레스의 생각/ 물리법칙을 아름답게 표현한 아르키메데스의 시도

2장 위대한 거인의 어깨 위에 우뚝 선 뉴턴 - 고전물리학의 시작
지구가 움직인다, 코페르니쿠스˙/ 별과 행성에 관한 세 가지 법칙, 케플러 / 좌표계란 엄청난 도구, 데카르트˙/ 최초의 근대 과학자, 갈릴레이 / 뉴턴 있으라 1 미래는 결정되어 있다! / 뉴턴 있으라 2 하늘과 땅은 똑같은 세상˙/ 또 하나의 클래식, 고전역학˙/ 뉴턴의 운동법칙 세 번째 / 뉴턴 법칙의 확장, 운동량과 에너지˙/ 드라마틱한 성공과 골치 아픈 실패˙/ 남은 문제들˙/ 커져가는 뉴턴 역학에 대한 반발˙

3장 전기와 자기, 빛의 정체를 밝히다 - 전자기학의 탄생
빛은 입자인가? 파동인가?˙ / 이중틈새에 의한 간섭실험이 증명한 ‘빛은 파동이다!’˙/ 전기력과 자기력˙/ 패러데이가 발명한 전기장과 자기장 / 전기는 자기를 만들고, 자기는 전기를 만들고…˙/ 맥스웰, 전자기학을 완성하다˙/ 빛의 정체를 밝히다˙/ 인간은 볼 수 없는 빛 / 새로운 물리학의 징조˙/ 우리의 19세기를 돌아보며

4장 상대성이론이 세상을 뒤집어놓다 - 현대물리학의 시작
이것은 빨간 장미야˙/ 갈릴레이의 상대성원리˙/ 빛은 어떻게 전파되는 걸까?˙/ 빛의 속력은 언제나 같고, 시간과 공간 모두 상대적이다 / 갈릴레이와 무엇이 다른가?˙/ 3차원 공간에서 4차원 시공간으로 / 세상에서 가장 유명한 공식˙/ 일반상대성이론을 만들어낸 가장 즐거운 상상˙/ 시공간은 평평하지 않다˙/ 중력이란 시공간의 구부러짐˙/ 일식이 보여준 드라마틱한 중력˙/ 쪼그라드는 우주는 용납할 수 없다!˙/ 우주는 팽창한다˙/ 죽음의 별 블랙홀˙/ 고독한 아인슈타인˙

5장 이상한 나라의 양자역학 - 현대물리학의 또 한 축
최초의 양자물리학자 플랑크˙/ 다시 시작된, 빛은 입자인가? 파동인가? / 원자가 실제로 존재한다!˙/ 믿기 힘든 이상한 생각˙/ 빛만 파동? 입자도 파동!˙/ 불확정성원리와 고전물리학의 붕괴˙/ 양자역학을 반석 위에 올린 또 하나의 방정식˙/ 양자역학에 확률을 도입한 보른˙/ 원자 속 어딘가에 전자가 분포할 확률은?˙/ 수소 말고 다른 원자들은?˙/ 새롭게 등장한 스핀 / 물리학을 둘러싼 보수파와 진보파˙/ 알쏭달쏭한 상보성원리˙/ 양자역학과 특수상대성이론의 만남 / 원자 속으로 들어가다˙/ 대통일을 위한 꿈˙/ EPR 역설, 아인슈타인의 반격˙/ 살아 있기도 하고 죽어 있기도 한 슈뢰딩거의 고양이 / 양자역학을 둘러싼 오해˙

6장 혼돈과 복잡성까지 끌어안은 물리학 - 복잡계 과학의 또 다른 혁명
혼돈의 조건 나비효과 / 비선형과 토끼의 운명˙/ 부분 속의 전체 / 수많은 개별 입자로 이루어진 세계˙/ 열역학과 통계역학˙/ 열역학의 세 가지 법칙˙/ 엔트로피와 질서˙/ 시간은 왜 미래로만 흐르는가?˙/ 열린시스템에서 저항하는 존재들˙/ 질서도 혼돈도 아닌 복잡계˙/ 임계점을 지나 스스로 만들어내는 질서˙/ 대표적 복잡계, 생명˙/ 새로운 과학혁명˙

닫는 글 - 시민의, 시민에 의한, 시민을 위한 과학
과학혁명 그 이후˙/ 과학자의 역할˙/ 자본주의와 과학기술˙/ 시민과학자, 우리 모두 삶의 혁명으로˙

주석과 참고문헌
인물 찾아보기

과학은 어느 학문보다도 먼저 기존의 세계관을 총체적으로 바꿀 수 있는 힘을 가지고 있습니다. 지동설은 지구를 우주의 중심에서 몰아냈죠? 진화론은 인간의 특별한 지위를 박탈했죠? 만유인력 법칙은 분리되었던 하늘과 땅의 세계를 통합시켰고, 상대성이론은 절대 시공간의 가능성을 끝내버렸으며, 양자역학은 우주가 관찰자와 무관하게 이미 결정되어 있다는 뉴턴의 세계관을 무너뜨렸습니다. 그리고 이제 현대과학은 기존의 관점을 또 한 번 넘어서 물질과 생명과 인간을 연결 짓는 또 다른 변화의 물줄기를 만들고 있습니다.

그리스는 16~17세기에 성립된 근대과학의 씨앗이 뿌려진 곳이자 최초로 과학적 사고가 등장한 곳입니다. 물론 당시의 사상을 현대적 의미의 과학이라고 할 수는 없습니다. 토머스 쿤이 말한 패러다임이 존재하지 않고 과학의 핵심이라고 할 실험과 검증도 없었으니까요. 여러 철학자들이 나름의 논리적 근거로 자신의 주장을 펼쳤지만, 그들이 제시한 다양한 주장은 지금 우리가 알고 있는 사실과는 거리가 멀어 보입니다. 그럼에도 그리스 시대는 신화에서 벗어나 인간 스스로 세계의 본질에 관해 사유하기 시작한 과학혁명의 시대였으며 지금도 과학 문화의 중요한 거름이 되고 있습니다. 우리가 그리스에서 이야기를 시작하는 이유가 바로 여기에 있습니다.