과학 오디세이 : 유니버스

시작하는 글

1 장
우주는 어떤 모습을 하고 있을까?
볼 수 있는 세상의 끝 | 우주의 크기
끝없는 유한함 | 관측 가능한 우주 너머
별 하나, 나 하나 | 우주에 있는 별의 개수
우주 속 인류의 보금자리 | 태양계 가족의 새 분류
해왕성을 넘어 | 태양계의 먼 천체들
영원하지 않는 이웃 | 가까운 항성들
용이 사는 개울 | 새로 밝혀진 우리은하의 구조
약육강식의 세계 | 은하들의 상호작용
떠돌며 무리 지으며 | 은하군과 은하단
장대함의 끝 |필라멘트, 장성 그리고 보이드
천체가 거대한 이유 | 우주팽창의 발견 과정
기이한 팽창 | 우주팽창에 대한 오해들
태초의 열은 어디로 갔을까 | 빅뱅의 증거들
우주의 불꽃놀이? | 빅뱅에 대한 오해들
빛으로 이루어진 화석 | 우주배경복사
보이진 않지만 존재하는 | 암흑물질의 존재 근거
존재하지만 정체를 모르는 | 암흑물질의 후보들
가속페달을 밟은 우주 | 암흑에너지
아인슈타인의 위대한 실수 | 장 방정식과 우주상수
텅 빈 곳에도 있는 그것 | 진공에너지
기적 같은 우연의 일치 | 표준빅뱅이론의 의문점들
상상을 초월하는 팽창 | 인플레이션
모든 물질의 기원 | 우주에 물질이 있는 이유
우주물리학자들이 쓴 시나리오 | 우주의 과거사

2 장
물질은 어떻게 구성되어 있는가?
원자는 실체인가? | 원자의 실제 모습
인간지식의 금자탑 | 양자와 양자역학
원자보다 작은 것들 | 전자와 원자핵의 발견 이야기
건포도 푸딩에서 행성으로 | 보어의 원자모형
식당 테이블 보에 적은 수식 | 물질파
돌지 않는 이상한 팽이 | 전자의 스핀
아이들의 물리학 | 양자역학의 탄생
에로틱한 폭발 | 슈뢰딩거 방정식
펜치로 티눈 빼기 | 하이젠베르크와 불확정성 원리
음의 에너지로 가득 찬 세상 | 반물질
양자역학의 주류적 견해 | 코펜하겐 해석
신이 무엇을 하든 참견 말라 | 아인슈타인의 패배
동시에 죽어 있고 살아 있기 | 슈뢰딩거의 고양이
하나로 얽힌 세상 | EPR 역설
또 다른 내가 사는 세상 | 여러 세상 해석
입자인가 장인가 | 양자장론과 양자전기역학
소립자들의 주기율표 | 표준모형
맛깔 있고 자유로운 입자 | 쿼크와 렙톤
힘의 중재자들 | 게이지 보손과 자연의 4힘
땅이 꺼지지 않는 이유 | 전자기력과 광자
세상에서 가장 강한 접착제 | 강력과 글루온
맛깔을 바꾸는 요술 | 방사선 붕괴와 약력
신의 입자인가 빌어먹을 입자인가 | 힉스입자
모든 물리학의 핵심 원리 | 대칭성과 그 깨짐
기적 같은 덧셈 뺄셈 | 계층성 문제와 초대칭성
모든 힘을 하나로 | 대통일이론
훌륭한, 그러나 완벽하지 못한 | 표준모형의 숙제들

3 장
세상은 왜 있을까?
삼키고 증발하고 | 블랙홀
진동하는 끈이 물질이라고? | 끈 이론
돌돌 말리고 숨겨진 | 여분의 차원
막, 매직, 미스터리, 마더 | M-이론
막으로 된 세상 | 막 세계 우주론
영원히 큰 불이 반복되는 | 에크피로틱 우주
무수히 생겨나는 아기들 | 혼돈 인플레이션 우주론
색즉시공 공즉시색 | 저절로 생겨나는 우주
또 다른 세상들 | 다중우주, 평행우주
인간을 위해 우주가 존재한다고? | 인류의 원리
세상은 옷감일까? | 고리양자중력 이론
있는 듯 없는 듯 | 공간의 실체
세상의 시작은 있는가? | 최초의 시간
시간은 환상인가? | 시간의 문제
보다 높이, 보다 멀리 보기 | 궁극의 이론

맺는 글
감사의 글

부록
1. 아인슈타인의 장 방정식
2. 프리드먼의 방정식과 음의 압력
3. 우주의 평평도
4. 가짜 진공과 인플레이션
5. 슈뢰딩거의 파동방정식
6. 파인만 도형(다이아그램)
7. 광속과 특수상대성이론, 정지질량
참고문헌 및 주석
추천도서
그림 출처

우리는 왜, 어디에서 왔는지 이유를 모른 채 이 세상에 던져졌습니다. 그리고 그렁저렁 살다가 때가 되면 자연으로 돌아갑니다. 하지만 던져진 대로 살기에는 우리의 삶이 어쩐지 텅 빈 듯이 느껴지기도 합니다. 물론, 궁극적 진리는 사람의 사고능력 밖에 있는 영원한 비밀일 수도 있습니다. 탐구 자체가 헛된 작업일지도 모릅니다. 와인버그는 이런 상황을 ‘비극의 우아함’이라는 절묘한 말로 표현했습니다. 인간이 근원을 생각하면서 느끼는 고뇌, 한계, 진지함 등이 함축된 감동적 표현이라고 생각합니다. 그 자신도 이 표현에 대해 많은 독자들이 뜨거운 반향을 보여주었다고 회고한 바 있습니다. 부족한 글이지만 이 책을 통해 우리가 왜 여기에 있는지, 잠시 그 ‘비극의 우아함’을 생각해 볼 기회가 되셨으면 합니다.
_시작하는 글

하지만 오히려 그 반대입니다. 수정이야말로 과학의 가장 큰 강점이자 핵심입니다. 과학은 기존의 지식에 의문을 던지고 끊임없이 수선하고 덧붙여 쌓아 올리는 작업입니다. 확실한 답이 아니라 신뢰할 수 있는 설명을 주는 것이 목적이지요. 확신이 아니라 의문을 먹고 사는 정신활동입니다. 리처드 파인만은 ‘과학이 확실하다고 생각한다면, 그건 당신의 실수’라고 했습니다. 과학은 언제든지 수정할 준비가 되어있습니다. 이런 맥락에서 볼 때, 고쳐서는 안 될 책에 쓰인 결론에 모든 사실을 맞추어 증명하려는 창조과학이나 그 변형인 지적설계는 과학이라 할 수 없지요. 과학의 가장 중요한 요건인 수정의 기능이 빠져 있기 때문입니다. 그것은 믿음이나 종교의 영역입니다.
_보다 높이, 보다 멀리 보기 | 궁극의 이론

이런 의미에서 인플레이션 이론은 진공의 무로부터 유가 나타나는 현상을 우주 차원에서 구체적으로 설명한 시도라 할 수 있습니다. 이는 불교의 ‘진공묘유’란 구절을 떠올리게 합니다. 아무것도 없는 무에서 오묘하게 유가 나타난다는 의미이지요. 또한 반야심경의 유명한 구절인 ‘색즉시공 공즉시색’(보이는 현상은 실체가 없으며, 실체가 없는 것이 현상이다)도 연상됩니다. 어떤 사람들은 현대물리학이 불교의 교리를 증명했다고 주장합니다. 그러나 생명과 마음을 다룬 이 책의 쌍둥이 책에서도 언급했지만, 불교의 공空사상이나 진공묘유의 개념은 물질보다는 마음의 작용에 대한 깊은 통찰이라고 생각합니다. 고대인의 지혜로 물질세계의 원리를 언급한 것은 아니라고 생각합니다.
_색즉시공 공즉시색 | 저절로 생겨나는 우주