차원의 모든 것 (차원이란 무엇인가? 우리의 세계는 몇 차원인가?)

차원의 모든 것 (차원이란 무엇인가? 우리의 세계는 몇 차원인가?)

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Description
차원의 기초부터 최첨단 이론까지
‘이 세계는 몇 차원인가?’ 이런 질문을 받는다면 당신은 어떻게 대답할 것인가? 아마 대부분의 사람은 ‘3차원’이라고 대답할 것이다. 그렇게 대답하는 이유는 우리의 눈에 가로·세로·높이의 세 방향을 가진 공간이 명백하게 보이기 때문일 것이다. 그리고 일부 사람들은 ‘4차원 시공’이라는 대답도 할 것이다. 4차원 시공은 공간 3차원과 시간 1차원을 합해서 하나로 본 개념인데, 20세기 초에 아인슈타인이 ‘상대성 이론’을 발표하면서 사용되기 시작했다.

하지만 20세기 후반에는 ‘아인슈타인의 놀라운 우주관’을 넘어서는 몇 개의 이론이 등장했다. 그들 이론은 놀랍게도 ‘우주에는 더 많은 차원이 존재한다’고 주장한다. 우리의 세계에 가로·세로·높이 말고 또 다른 차원이 있다니, 대체 무슨 뜻일까? 그렇다면 또 다른 차원은 어디에 있다는 말인가? 왜 우리 눈에 보이지 않을까?

더 놀라운 것은, 이론 물리학자들은 우리의 세계가 9차원(시간 1차원을 더하면 10차원 시공)이라는 주장도 한다는 점이다. 물리학을 파고들면 이처럼 우리의 세계가 고차원일 가능성이 있다고 한다. 그리고 고차원이 실제로 존재함을 증명하기 위해 세계 최대의 가속기를 이용한 실험도 계속 이루어지고 있다.
차원에 관한 더욱 불가사의한 논란도 지금 물리학자들 사이에서 벌어지고 있다. ‘우리의 세계는 2차원 평면에서 떠오른 홀로그램 같은 것일지도 모른다’ ‘우리가 보는 공간은 허상’일 수도 있다는 것이다.

과연 우리의 세계는 몇 차원일까? 그 이전에 차원이란 무엇인가? 이 책에서는 0차원(점), 1차원(선), 2차원(면), 3차원(입체)의 기본 개념과 성질, 차원과 연관된 상대성 이론 및 블랙홀의 관계, 고차원 공간의 개념과 근거, 고차원 공간을 찾는 방법 등 첨단 내용에 이르기까지 차원의 모든 것을 정리했다.
차원에 대한 핵심 내용을 일목요연하게 정리해 주는 좋은 안내자가 될 것이다.
저자

뉴턴프레스

고노도시타케河野俊丈/일본도쿄대학대학원수리과학연구과장·교수,이학박사
네가미세이야根上生也/일본요코하마국립대학대학원환경정보연구원교수,이학박사
니시무라준西村淳/일본고에너지가속기연구기구소립자원자핵연구소이론센터부교수,이학박사
다카야나기다다시高柳匡/일본교토대학기초물리학연구소교수,이학박사
다카키야스히로高木康博/일본도쿄농공대학대학원공학연구원첨단전기전자부문교수,공학박사
마에다게이이치前田惠一/일본와세다대학이공학술원교수,와세다대학고등연구소소장,이학박사
무라타지로村田次郞/일본릿쿄(立敎)대학이학부교수,이학박사
아사이쇼지淺井祥仁/일본도쿄대학소립자물리국제연구센터장,동대학원이학계연구과교수,이학박사
이치하라가즈히로市原一裕/일본니혼대학문리학부수학과교수,이학박사
하시모토고지橋本幸士/일본오사카대학대학원이학연구과물리학전공교수,이학박사

목차

프롤로그:다른차원의세계를살짝엿본다

제1장차원이란무엇인가?

차원이란?①~③/2차원의특징은?①~②/3차원의특징은?①~②/3차원입체와2차원그림자①~②/우리의세계는‘그림자’일까?/차원의확장/‘초입체’란?①~②/4차원초입체를‘본다’/4차원공간에서는어떤일이일어날까?①~②

Q1.‘휘어진면’은3차원이아닌가?
Q2.1차원과2차원의중간은없을까?

칼럼2차원사람의눈에는세계가어떻게보일까?
칼럼초정육면체를회전하면어떻게보일까?
칼럼정다면체의4차원판‘정다포체’란?칼럼4차원공간을이용하면우리에서탈출할수있다!?
칼럼푸앵카레추측이란무엇인가?

제2장상대성이론과차원

제4의차원‘시간’/시간의‘흐름’/특수상대성이론/시공도(時空圖)①~④/일반상대성이론/휘어진공간이란?①~②/중력과시공/블랙홀과시공①~②/특이점과차원

Q3.‘4차원시공’이란무엇을의미하는가?
Q4.시간은왜1차원밖에없을까?
Q5.중력으로빛이휘어지는현상의실제사례는?

칼럼과학적사고의기초―유클리드의《원론》
칼럼‘곡면이휘어진정도’를나타내는방법
칼럼곡률이음(-)인세계와‘푸앵카레원판칼럼차원에따라직선의의미가달라진다!
칼럼우주공간은관측할수있는범위에서는휘어지지않은것같다

제3장고차원공간을찾아라!

고차원이론의등장/고차원을생각하는이유①~④/고차원은어디에있는가?①~③/‘초끈이론’의여분차원①~③/여분차원의크기/휘어진여분차원/차원의수와중력①~③/가속기실험/고차원의증거찾기①~③

좀더알고싶다고차원①~②
Q6.차원이다른세계에서는물리법칙도달라진다?
Q7.탄생직후의우주는몇차원이었을까?
Q8.평행우주는정말존재하는가?

제4장공간은허상인가?

홀로그래피원리란?/홀로그램이란?/중력은허상인가?/블랙홀과정보/홀로그래피원리의탄생/홀로그래피원리의세계관①~③

칼럼홀로그램을만드는열쇠는‘빛의간섭’

출판사 서평

[특징]
●0·1·2·3차원등차원의기초,4차원·시공·중력·고차원·초끈이론·여분(잉여)차원·브레인등다양한개념을알기쉽게소개
0차원은점,1차원은선,2차원은면,3차원은입체…,여기까지는우리의눈에보이므로모를것이없다고생각하기쉽다.그러나0·1·2·3차원에도우리가잘알지못하는특성들이있다.더구나4차원공간,4차원시공,더나아가10차원까지나아가면그개념과특성을이해하기가더어려워진다.이책에서는차원의정의부터시작해,0·1·2·3차원의특성,공간과시공,4차원초입체등차원에대한기본적인개념을물론,중력과초끈이론,여분차원,브레인등차원에관한더욱발전된개념을알기쉽게소개한다.

●글만으로는이해하기어려운차원의내용을정밀한컬러그림을바탕으로설명
우리가고차원을이해하기어려운이유는그것이우리의눈에보이지않기때문이다.고차원공간이정말존재한다면왜우리의눈에보이지않는가?2차원평면의생물은3차원공간의실제모습을머릿속에그릴수없다.그러면3차원생물인우리인간이4차원이상,많으면9차원의공간을어떻게이해할수있을까?4차원이상의고차원공간(입체)을평면이나3차원공간에정확하게묘사할수는없다.그러나다양한기법으로고차원공간을그림으로볼수는있다.Newton의자랑중하나인세계최고수준의정밀한일러스트레이션을바탕으로고차원공간을좀더쉽게이해해보자.

●차원에대해흔히생각하는궁금증에대한답을17개의특별코너에서제시
‘4차원공간의생물은벽을마음대로통과할수있는가?’
고차원에관한이야기중널리알려진질문내용의하나이다.고차원공간에대해서는우리의일상적인감각으로는이해하기어려운내용이많다.앞의예도마찬가지이다.이책에서는고차원은물론,우리가쉽게접하는3차원이하의공간에대해서도잘알지못하는여러가지내용과흔히제기되는궁금증을17개의특별코너에서상세히설명해준다.

●상대성이론·초끈이론·홀로그래피원리등차원과밀접한관련을가진이론집중해설
차원에대한이야기는차원그자체만으로끝나는것은아니다.고차원의세계를설명할때빼놓을수없는것이상대성이론과초끈이론이다.상대성이론은중력을공간의휘어짐으로설명한다.또우리의세계는극히미세한끈으로이루어졌다는초끈이론에서는10차원시공(공간9차원+시간1차원)을말한다.뿐만아니라우리의공간은허상일수도있다는놀라운견해도있다.차원에관한혁신적인연구해의핵심사항도이책《차원의모든것》을통해빠짐없이정리할수있다.

●매월한권씩발간되는‘뉴턴하이라이트시리즈’
뉴턴하이라이트시리즈는과학잡지의기사중에서특히독자의호평을받은기사만을골라테마별로재구성한과학단행본시리즈이다.물리·화학·생물·지구과학·수학·과학기술등다양한분야에걸쳐정밀한고급그래픽과전문가들의쉽고도자세한해설로구성해한달에한권씩발간되고있다.<상대성이론><양자론><인체와첨단의학><주기율표><뇌와뉴런><미분과적분><신기한수학의세계>등많은자매편들도절찬리에판매되고있다.