물리 오디세이 세상을 설명하는 물리학, 그 첫걸음을 위한 안내서

이진오

저자이진오LeeJino는서울대학교물리학과에서공부했다.세상에한가지공부만하는사람이없으니만큼고등학생때부터철학,역사등에곁눈질하길즐겼다.대학교에진학한후에도인류학,논리학등에깊은관심을두었다.음악에도관심이많아홍익대학교학생이아닌데도뻔질나게‘홍대’앞을기웃거리며음악을공부했다.
다양한분야를넘나들다가같은대학대학원에진학해실험물리를전공하며석·박사통합과정을수료했다.대학원에서연구하고실험하며현장은책에서배우는것과질적으로다르다는것을알게되었다.책상머리공부가실제연구를어떻게뒷받침하는지또실제연구에서책상머리공부를어떻게활용하는지알게된소중한시간이었다.
공부를끝낸후대치동학원가에자리잡았다.국제물리올림피아드를준비하는학생들을가르쳤는데가르친아이들이대학교후배가되는행운을누릴수있었다.또한학생들과씨름하며물리를어떻게,어떤방향으로공부해야하는지몸소터득하게되었다.

목차
과학의숨은맛을찾아서│머리말
PART1.현대과학의네가지키워드
1과학의본질을물은쿼크
·조금더생각하기1.기본입자
2상대적이어서절대적인상대성이론
3입이무거운스포일러,혼돈이론
4양자역학,사소한것들의미학
·조금더생각하기2.양자역학
PART2.자연의아름다움에대하여
1아리스토텔레스부터뉴턴까지,운동량의탄생
·조금더생각하기3.뉴턴의고민
2과학의기본개념들
3거부할수없는에너지보존법칙
·조금더생각하기4.귀납
4가장자연스러운법칙이가장강력하다
·조금더생각하기5.엔트로피
PART3.과학의중심에선실험들
1예술적인과학실험
·조금더생각하기6.창의성
2경이로운도전
·조금더생각하기7.실험의어려움
·조금더생각하기8.대규모실험
3우주를여행하는빛
·조금더생각하기9.상식과과학
4우주의과거를품은빛
PART4.제한없는상상력,자연의본질을노리다
1마침내성공한인류의도전
·조금더생각하기10.과학과규칙성
·조금더생각하기11.과학과수비학
2신들의세계를설명한과학
3새로운개념,새로운시각
·조금더생각하기12.상대성이론1
·조금더생각하기13.상대성이론2
4전자기학의아름다움
PART5.파동과빛,블록버스터급명콤비
1파동,빛의정체를밝혀줄열쇠
2파동속의과학,과학속의파동
3빛,매질이없는파동
PART6.미스테리한빛과양자역학
1실체인줄알았건만
·조금더생각하기14.흑체복사
2양자역학의탄생
·조금더생각하기15.콤프턴산란
‘설명가능한’물리를위해│맺는말
참고문헌
찾아보기

출판사서평
“물리학,
문과도이해하기쉽게풀어쓰다”
국제물리올림피아드전담대치동명강사
골치아픈물리학을말랑하게풀어내다.
누구나‘이해할수있는’물리학을위해!
한국출판문화산업진흥원2016우수출판콘텐츠제작지원사업선정작
『물리오디세이:세상을설명하는물리학,그첫걸음을위한안내서』는대치동학원가에서잔뼈가굵은저자이진오가남녀노소·전공불문하고누구나이해할수있게쓴물리학입문서다.그는대학교와대학원에서물리학을전공했다.이후학원에서아이들을가르쳐보니‘강단물리학’이낯설게...
“물리학,
문과도이해하기쉽게풀어쓰다”
국제물리올림피아드전담대치동명강사
골치아픈물리학을말랑하게풀어내다.
누구나‘이해할수있는’물리학을위해!
한국출판문화산업진흥원2016우수출판콘텐츠제작지원사업선정작
『물리오디세이:세상을설명하는물리학,그첫걸음을위한안내서』는대치동학원가에서잔뼈가굵은저자이진오가남녀노소·전공불문하고누구나이해할수있게쓴물리학입문서다.그는대학교와대학원에서물리학을전공했다.이후학원에서아이들을가르쳐보니‘강단물리학’이낯설게만느껴졌다고.결국물리학을가르치고배우는실제현장에서쓸수있는‘실전물리학매뉴얼’이필요하다고느껴그간교실에서쌓은노하우를아낌없이풀어냈다.특히쿼크,상대성이론,양자역학등오늘날가장화제가되는과학분야를중심으로독자가쉽게빠져들도록설명했다.다양한캐릭터와삽화를넣어이해를돕고보는재미도더했다.
복잡한건싫다!
수식없는물리학
“개별과학이론을설명하는데큰노력을기울였다는점은다른많은저자와다르지않습니다.다만자세히얘기한정도가다른데요,독자가‘이론간의상호관계를파악할수있을정도’로책을썼습니다.이는가십성정보를맥락과상관없이들먹인다든지,과학이론을마구잡이로나열한다든지하는것과는전혀다릅니다.이책이다소특별하게느껴진다면바로이러한이유때문일것입니다.”_8쪽
『물리오디세이』는물리학을다룬책인데도수식이없다.사실딱두번나온다.운동량개념을설명하면서‘p=mv’라는식이나오고뉴턴의제2법칙인가속도의법칙을설명하면서‘’라는식이나온다.이때도‘이런유명한식이있다’정도로간단하게언급할뿐수식으로계산하거나다른것을설명하지는않는다.‘입문서’딱지를붙이고있는많은과학책이수식으로가득한것과는매우대조적이다.
왜그럴까?이유는간단하다.‘입문서’이기때문이다.중학교이후로는수식을구경도못한‘물알못’(물리를알지못함)들에게수식으로물리학을처음접하게할수는없다.따라서진정한입문서라면‘운동량은p입니다’라고말하기전에그전단계,즉운동량은무엇을가리키는지,어떤맥락에서등장한개념인지,이개념의등장으로무슨일이일어났는지,우리일상에서는어떻게작용하고있는지등을먼저설명해야한다.‘스토리’보다는‘스토리텔링’이중요하다는것이다.
이렇게물리학을다루면설명의폭이매우넓어진다.수식에집중하면수식의작동과정만다루게되고수식으로표현할수있는문제만던지게된다.하지만수식대신다양한이야기로개념을설명하면자연스럽게더다양한질문을던지게된다.입자를설명하면서자유의지에대해묻거나파동을설명하면서관찰과실험의진정한의미에대해묻는식이다.이러한과학철학적질문은물리학에대한재미를더할뿐만아니라처음물리학을접하는이가더욱‘완전한’물리학을접할수있도록돕는다.
이런점에서저자는최고의‘화자’(teller)다.직접학생을가르치는선생으로서어떤질문을던지고어떤설명을해야‘물알못’도물리학을이해할수있는지경험으로깨우쳤기때문이다.다른책에서는찾기힘든다양한예시와설명법이많이등장하는이유다.캐릭터를비롯해다양한삽화도넣었다.실제로저자와매우닮은알파카선생님과시니컬한반응으로일관하는학생들의표정과말풍선을따라가다보면정말교실에있는듯한느낌을받게된다.각종삽화는내용을더욱직관적으로이해할수있도록돕는다.
그렇다고그림이나보면서설렁설렁페이지를넘길만한책은아니다.저자는각개념에대해매우집요할정도로자세하게파고들어설명했다.중요한부분은몇번이고다른예를들어가며반복적으로설명했다.그래도설명이부족한부분은해당장뒤에'조금더생각하기'라는부록을넣어보충했다.
“교과서에나오는거의모든것을차분하고도깊게다루었습니다.‘설명가능한’물리를위해수식사용을최대한지양하면서고등학교수준에서나오는파동의특성을거의모두언급했다고봐도무방합니다.”_499쪽
메뚜기가설명하는열역학제2법칙저자는어디서도볼수없는독창적인예로물리학을설명한다.현장에서직접학생들을가르치며쌓은노하우덕분이다.사진은‘메뚜기’를이용해열역학제2법칙을설명하는부분이다.수식사용을배제함으로써열역학제2법칙뿐만아니라온도의개념과과학에서‘법칙의위상’이어떻게정해지느냐는문제까지설명의폭을넓힐수있었다.이책의장점을가장잘보여주는부분중하나다.
물리학의꽃
‘빛’
“빛은파동의일종입니다.……드디어과학자들은빛의본질을알아내는데큰진보를이루어냈습니다.……그런데따지고보면이게겨우시작입니다.……그리고정말머지않아과학자들은빛의본질에관해서새로운결론을내렸습니다.그러면서이야기는더더욱아리송해집니다.……바로현대물리의시작이기때문입니다.”_441~443쪽
『물리오디세이』는기본적인물리학개념을소개하고과학철학적사유를조화롭게구성하기위해‘빛’을중심으로이야기를풀어나간다.우선제1부는현대물리학의가장뜨거운분야인기본입자,상대성이론,혼돈이론,양자역학을설명한다.여기서빛을본격적으로논의하는데필요한기본개념을익히고더나아가과학이무엇인지생각해보도록한다.가령과학의존재목적이라고생각했던자연의정확한관측과예측이양자역학의등장으로부정되었을때우리는과학을어떻게정의해야하는지등을탐구한다.
제2부는뉴턴의3법칙과빛의입자설이지닌과학적의의를밝힌다.이때신학과과학의분화를설명하며과학의핵심은‘귀납적성격’이라고정리한다.제3부는빅뱅이론을다루면서자연스럽게상대성이론과빛의관계에대한설명으로이어진다.이때저자는빅뱅이론과관련된중요한실험들을소개하면서실험의가치와실험에임하는과학자들의태도를강조한다.제4부부터제6부까지는장(場,field)에대한설명을시작으로빛의파동설에대해알아본후양자역학으로넘어간다.입자와파동의성질이모두있는빛을양자역학으로이해하는것이다.이부분에서저자는현대물리학이과학에던지는근본적질문,즉과학의경계는무엇인지묻는다.
사실우리는매일과학의경계위에서살아가고있다.제4차산업혁명의파고를막타기시작한오늘날과학은공기처럼우리삶을가득채우고있다.때로는영화관을휩쓰는SF영화처럼일종의유희로또때로는스마트폰같은최첨단가전제품의핵심기술로만나게된다.무엇이과학인지,어디까지과학적으로사고할수있는지등을제대로파악하기위해선과학적소양이있어야한다.『물리오디세이』는대중이그러한소양을쌓는데도움을줄것이다.