이종필
저자:이종필
물리학자.과학커뮤니케이터.건국대학교상허교양대학교수.서울대학교물리학과를졸업하고같은대학원에서입자물리학으로박사학위를받았다.한국과학기술원부설고등과학원,연세대학교,서울과학기술대학교에서연구원으로,고려대학교에서연구교수로재직했다.
과학교양서《물리학,쿼크에서우주까지》《샐러리맨,아인슈타인되기프로젝트》《우리의태도가과학적일때》《이종필교수의인터스텔라》《물리학클래식》을비롯해SF《빛의전쟁》등을썼다.옮긴책으로는레너드서스킨드의〈물리의정석〉시리즈와《그림으로보는모든순간의과학》《시간의순환》《블랙홀전쟁》《최종이론의꿈》등이있다.
서문
1부워밍업-정량적발상
1장수학이어려운진짜이유
2장숫자놀이의미학
3장지구와태양의질량을재는법
4장치킨집개수세기
5장대체외계인은어디있는거야?
6장복리,감염병,핵무기가무서운진짜이유
7장바닷물을퍼내면몇잔이나나올까?
8장코로나진단키트와양성예측도
9장심슨은왜무죄판결을받았을까?
10장숫자로유무죄를가릴수있을까?
11장수능점수와정규분포
12장4할타자가사라진이유
13장5시그마의비밀
2부보수적발상
1장기존의이론을지키기
천왕성의변칙궤도｜방사성붕괴의비밀｜은하회전곡선
2장패러다임을끝까지밀고나가기
일반상대성이론｜중력파｜힉스입자
3장모든위기가해결되는것은아니다
켈빈경과고전물리학의난제｜수성의근일점이동｜20세기과학의미해결난제｜암흑물질과암흑에너지
4장포용하고확장하기
만유인력의법칙과일반상대성이론의관계｜양자역학과고전물리학
3부실용적발상
1장담대한가설을세우기
흑체복사와플랑크의양자화가설｜쿼크모형｜보어모형｜상대성이론
2장특별한경우를확장시켜일반화하기
특수상대성이론에서일반상대성이론으로｜차원을넘나드는묘기,재규격화와끈이론
3장과감하게예측하기
멘델레예프의주기율표와갈륨｜팔중도와에타,오메가입자의발견｜에딩턴의일식탐사｜중성류,W입자와Z입자
4장빅사이언스,혁명적으로물량공세하기
맨해튼프로젝트｜대형화되는망원경｜미시세계를관측하는초대형현미경
5장최고의가성비,우연히발견하기
X선과방사능｜데이비슨-저머실험｜허블과안드로메다｜우주배경복사｜고시바의가미오칸데
4부혁명적발상
1장생각의방향을전환하기
케플러의타원궤도｜특수상대성이론의두가정｜리제마이트너와핵분열｜쿠퍼쌍과초전도성
2장역발상,뒤집어생각하기
패러데이의모터와발전기｜드브로이물질파｜끈풍경과다중우주
3장직관과어긋나도록생각의회로를틀기
현대물리학이어려운이유｜우주의언어로기술한상대성이론｜미시세계의새로운규칙,양자역학｜얽힘,가장놀랍고도신묘한｜벨부등식과실험적검증
4장사고실험,전제를극단까지밀어붙여상상해보기
갈릴레이가아리스토텔레스를무너뜨린방법｜뉴턴의만유인력｜맥스웰의도깨비｜아인슈타인과보어의논쟁,그리고슈뢰딩거고양이｜블랙홀전쟁
5장전혀다른것들을연결하기
말다세나추론｜ER=EPR
5부실패할결심
1장시행착오는불가피하다
아인슈타인의시행착오｜암모니아촉매
2장실패를어떻게볼것인가
갈릴레이의실패｜아인슈타인의영원불멸우주론｜정상상태우주론
3장발견에실패했을때
명왕성의발견｜암흑물질의미스터리
4장발견이오류로밝혀졌을때
아우소늄과헤스페륨｜초광속중성미자｜LK-99,초전도체?
5장기대가어긋날때
유전자와염색체｜화장지에튕겨나간포탄｜가속팽창
6부미학적발상
1장오컴의면도날,단순한방향으로생각하기
오컴의면도날｜태양중심설의단순함｜표준모형을넘어설수있을까
2장여러경우를하나로통합하기
뉴턴과맥스웰의경우｜통합에대한열망
3장대칭성,변하지않는성질에주목하기
대칭성｜물리학자들이보존량을좋아하는이유｜게이지대칭성
4장필연성,반드시그러해야만하는이유를찾기
일반상대성이론의필연성｜표준모형의필연성
5장자연스러운쪽으로생각하기
힉스입자의미세조정｜우주상수문제｜인류원리
후기
주
찾아보기
인공지능시대,어떻게사고할것인가?
과학의언어인수를통해생각하고상상하는법부터
이론의한계를발상의전환으로돌파한과학사속사례까지,
막다른곳에서혁신의길을연과학자의생각법
교양과학서와일간지칼럼등을통해오랜시간대중과소통해온물리학자이종필교수의신작.저자는지난20여년간물리학을연구하고교육하면서과학의역사속위대한발견을이끈과학자의생각법에각별한관심을갖고탐구해왔고,이를마침내6가지발상법으로정리해냈다.정량적발상부터보수적/혁명적발상,실용적/미학적발상까지,과학자들의생각법이어떻게지식의도약과패러다임전환을끌어왔는지를차근차근살펴본다.독자들은과학사속지식의생산과정을두루살펴볼수있을뿐아니라,과학자의생각법에초점을맞추어새로운관점으로과학사와그지식을정리해볼수있다.과학자의사고전략이궁금한이들과과학자를꿈꾸는이들에게이책은최고의선물이될것이다.
인공지능시대,어떻게사고할것인가?
막다른곳에서혁신의길을연과학자의생각법
과학의언어인수를통해생각하고상상하는법부터
이론의한계를발상의전환으로돌파한과학사속사례까지,
과학자의사고전략이궁금한이들과과학자를꿈꾸는이를위한한권의책
이종필교수의20여년에걸친교육과연구를통해탄생한책
과학이론이확립된맥락과더불어기초교양지식을익힌다
《물리학,쿼크에서우주까지》《이종필교수의인터스텔라》를비롯한교양과학서와일간지칼럼등을통해오랜시간대중과소통해온물리학자이종필교수의신작《과학자의발상법》이출간되었다.저자는지난20여년간물리학을연구하고교육하면서과학의역사속위대한발견을이끈과학자의생각법에각별한관심을갖고탐구해왔고,이를6가지발상법으로정리해냈다.그러므로과학자가기존의이론에대해생각한방법에초점을맞추어과학지식과과학사를살펴본다는이책의독창적인콘셉트는오랜시간저자가활동하며고민해온시간으로부터탄생했다고할수있다.
이책은과학의언어인수를통해생각하고상상하는법부터,이론의한계를발상의전환으로돌파한과학사속사례까지,정량적발상,보수적/혁명적발상,실용적/미학적발상까지지식의도약과패러다임전환을이끈발상법을차근차근살펴본다.독자들은과학사속지식의생산과정을두루살펴볼수있을뿐아니라,과학자의생각법에초점을맞추어새로운관점으로과학사와그지식을정리해볼수있다.그과정에서물리학을중심으로한기초과학지식도상세히설명하고있어,책을읽고나면어떤물리학교양서를읽기에도충분한배경지식을쌓을수있다.과학자의사고전략이궁금한이들과과학자를꿈꾸는이들에게이책은최고의선물이될것이다.
지식의도약과패러다임전환은어떤식으로일어나는가?
문제를해결하고새로운지식을탄생시키는여섯가지전략
이책에서는여섯가지발상법을주제로과학지식과과학사를재배치한다.독자들은각각의주제에맞게과학사에서이루어진발견들을살펴보면서고전역학과양자역학,거시세계와미시세계에대해밝혀진물리학지식을비롯해상대성이론,우주론,방사능,전자기,주기율표,유전자등에관한기본적인과학지식또한익힐수있다.지금까지결론이난이론만다루는것이아니라그이론이오늘날처럼정립되기까지여러과학자들이겪었던시행착오와사고과정,아직까지설명되지않아과학자들이앞으로풀어야할과제에대해서도살펴본다.이를통해독자들은자연법칙을더쉽게이해할수있을뿐아니라,인류가과학을한다는것이어떤의미인지도고민해볼수있을것이다.각부에서다루는발상법들을하나씩소개한다.
1부.워밍업―정량적발상
수는과학의세계에서사용하는공통언어로,과학은객관성과재현가능성을확보하기위해수치를사용한다.워밍업을위해맨앞에배치된1부에서는일상생활에서쉽게접하게되는수의의미를추적하면서수를사용해생각하고추론하는방법을살펴본다.대입혹은입사시험에서만나기도하는수리추정문제,이를테면지구의질량이나바다의부피를재거나일정지역에있는치킨집의개수혹은피아노조율사의수등을어림잡아세는것과같은문제를풀때그것이어떤추정과연산을통해가능한지알아본다.
그방법중하나로물리학자들이즐겨사용하는‘차수추정’이제시되기도한다.예를들어피아노조율사의수를구하는문제에서일반적인조율횟수를‘1년에한번’혹은‘1년에열번’중에서하나를선택하는것과같이,추정하는수를십진법의차수만생각해서따져보는것으로,좀더쉽게수치판단을가능하게한다.인체의크기와질량을차수추정해보면“사람의몸은대략1미터크기이고,질량은약100킬로그램이다.…즉성인기준으로사람의키는대체로10미터보다는1미터에가깝고,몸무게는10킬로그램보다는100킬로그램에가깝다는뜻이다.”(42쪽)1장에서는이와같이수치를좀더쉽고직관적으로이해할수있는방법들을알려준다.더불어감염병진단,DNA검사,수능점수표기등에사용되는수치를짚어보며통계학의숫자들이의미하는바에대해서도살펴본다.
2부.보수적발상
2장부터는본격적으로과학사속에서드러난과학자들의생각법과태도들을살펴본다.기존지식에위배되는새로운현상이발견되었을때원래있던이론을꼭완전히다른이론으로대체해야만하는것은아니다.이전체제로어디까지설명할수있는지를명확히알고,가능하다면기존이론을확장혹은일반화하여새로운지식을포용하는것역시중요하다.새로발견한천왕성의궤도가뉴턴역학으로설명되지않자미지의행성을도입했던것(이는이후에해왕성으로밝혀졌다)이나방사성붕괴라는새로운현상을설명하기위해미지의입자인중성미자를도입했던사례가여기서소개된다.고전물리학으로설명하기어려웠던수성의근일점이동에대한이해와중력파나힉스입자같은현대물리학의발견이어떻게보수적발상을통해이루어졌는지살펴보고,더나아가암흑물질이나고리양자중력과같이아직해결되지않은미스터리에대해서도이야기한다.
3부.실용적발상
당면한문제를해결하는실용성에집중하면낡은틀에얽매이지않고그틀을깰수있다.3부에서는과학이임시방편적인가설을세우는것(보어의원자모형),상황을단순화시켜일반화를하는것(일반상대성이론),규칙을통해발견되지않은존재를예측하는것(주기율표와게이지입자),막대한예산과기술을사용한물량공세로관측영역을확장하는것(망원경과현미경)과같은실용적인방법을통해새로운지식으로나아갔던사례들을살펴본다.
4부.혁명적발상
어떻게다르게생각할것인가?4부에서는발상의전환,역발상,직관과어긋난쪽으로생각하기,전제를극단까지밀어붙이기,전혀다른것들을연결하기의사례들이제시된다.“전류가흐르는도선이주변에자석과같은효과를만들수있다면,자석이도선에전류를흐르게할수도있지않을까?”와같은패러데이의역발상,“전통적인파동인빛이입자적성질을갖고있다면,전통적인입자인전자도파동적성질을가질것”이라는드브로이의과감한가정이이끌어낸발견을살펴본다.또한4부에서는양자역학을비롯한현대물리학의주요개념과주제,쟁점도더깊이들여다본다.얽힘(슈뢰딩거의고양이),블랙홀,다중우주,끈이론,핵분열,초전도현상등의발견이왜그토록혁명적이라고하는지에대해서도이해할수있을것이다.
5부.실패할결심
이책은전반적으로문제를해결해낸경우들을살펴보고있지만,과학에언제나성공만있는것은아니다.오히려실패야말로과학활동에필연적으로동반되는요소라고할수있기에,실패를잘들여다보는것이중요하다.멘델의유전법칙,암모니아촉매개발,중력장방정식,행성의타원궤도,정상상태우주론,초전도체등과관련하여과학자들이어떻게실패해왔는지,이런실패에서어떻게나아갈수있는지살펴본다.
6부.미학적발상
아름다움을추구하는욕망이과학활동을특정한방향으로이끌기도한다.6부에서는과학이추구하는단순함,대칭성,필연성,자연스러움은무엇이며,그것은어떻게새로운발견을가능케하는지살펴본다.태양중심설과표준모형은각각의이전이론들보다어떤면에서단순한지,뉴턴·맥스웰·아인슈타인은어떻게여러현상을하나의원리로통합했는지,물리학자들이왜보존량을좋아하는지,표준모형을비롯한어떤이론들은왜필연적으로존재할수밖에없었는지,아직까지해결되지못한우주론의난제에는무엇이있는지등의문제를다룬다.이부를통해과학이미학적발상과결코동떨어져있는것이아님을이해할수있을것이다.
인공지능시대,왜과학자의생각법인가?
과학이라는플랫폼을돌아보며나아갈방향을찾는다
바야흐로인공지능의시대라할만한오늘날,인간의능력과지능에대한질문또한새롭게고민되고있다.‘인공지능이가장먼저대체할(혹은가장나중에까지대체하지못할)직업은?’이라는,많은매체들에서던진질문은그러한상황을반영한것일테다.과학자라는직업은어떠할까?이를알기위해서는과학연구와지식의생산이라는작업이어떤방식으로,어떤능력을바탕으로이루어져왔는지를알아야한다.이책은바로그‘사고방식’을들여다보는책이다.
더나아가이런질문을던져볼수도있다.그렇다면왜과학일까?지금왜과학지식과그것이만들어진메커니즘을살펴보아야할까?저자는후기에서과학은“지식의창조에서가장성공적이었던분야”로,“과학은하나의플랫폼,즉지식창출에가장성공적인플랫폼”이라며,이렇게밝힌다.“플랫폼의시대에는플랫폼에나타나는최종결과물에만집착하지말고(그건이제기계가훨씬더잘한다)플랫폼의구조와작동방식을이해하고익혀야한다.그것이새로운시대에효과적인생존전략이다.”(425쪽)결국이책은과학이오늘날의‘과학’이된여정을살펴보면서앞으로나아갈방향을고민하자는제안이기도한셈이다.
