채드오젤
저자:채드오젤ChadOrzel
뉴욕주스키넥터디의유니온칼리지교수.윌리엄스칼리지에서물리학학사학위를받고,메릴랜드대학교에서화화물리학박사학위를받았으며,미국국립표준기술연구소에서근무하며노벨물리학상수상자인빌필립스의연구실에서레이저냉각원자의충돌에관한연구를진행했다.2002년부터물리에대한블로그를운영중이며,<포브스>와Scienceblogs.com에글을기고하고있다.저서로는평범한일상속에숨겨진양자역학의원리를설명한『익숙한일상의낯선양자물리』가있으며,자신의반려견과의상상의대화를바탕으로한『우리집개에게양자역학가르치기HowtoTeachQuantumPhysicstoYourDog』,『우리집개에게상대성이론가르치기HowtoTeachRelativitytoYourDog』는출간즉시대중과언론의호평을받으며베스트셀러에올랐다.
감수:김범준
성균관대학교물리학과교수.서울대학교물리학과를졸업하고,동대학원에서초전도배열에관한이론연구로박사학위를받았다.스웨덴우메오대학교와아주대학교를거쳐현재성균관대학교물리학과교수로있으면서현실의빅데이터를모으고이를복잡계과학의다양한방법을적용해설명하고이해하는연구를한다.인기과학유튜브채널〈범준에물리다〉를운영중이며지은책으로『과학을보다』,『세상물정의물리학』,『관계의과학』,『내가누구인지뉴턴에게물었다』,『복잡한세상을이해하는김범준의과학상자』,『과학은논쟁이다』(공저),『단하나의이론』(공저),『과학자를울린과학책』(공저)등이있다.
역자:김동규
포스텍신소재공학과를졸업하고동대학원에서석사학위를받았다.여러기업체에서경영기획업무를수행했다.현재번역에이전시엔터스코리아에서번역가로활동하고있다.옮긴책으로는『벤버냉키의21세기통화정책』,『다크소셜』,『플립싱킹』,『시너지솔루션』,『극한갈등』,『과잉연결시대』,『매그넘컨택트시트』,『턴어라운드』,『랭킹』,『비트코인의미래』,『스토리의기술』,『지칠때뇌과학』등다수가있다.
감수의글_경이로운1초의과학,그리고그역사
머리말_더정확하고더정밀하게1초를측정하라
Chapter1 세계에서가장오래된시계
태양의움직임을기록하다
그림자의길이로거리를재다
ZoomIn계절이있는모든것은돌고돈다
Chapter2 완벽한달력이존재하지않는이유
계절에따라변하는별자리의의미
태양력,태음력,태음태양력
달력은사회적필요의결과다
Chapter3 자연의시간vs.사회적시간
변화무쌍한기념일이가져온혼란
그레고리우스력의탄생
Chapter4 마야문명의낯선시간속으로
시간을결정하는서로다른기준
마야문명을만든세개의역법
마야력의기원을찾아서
종말이아닌영원한시간의기록
Chapter5 물시계,시대의첨단기술
어둠속에서시간을재는법
중국첨단기술의결정체,수운의상대
물시계의한계를극복한모래시계
ZoomIn다양한물시계의작동원리
Chapter6 기계식시계가발명되다
혁명이일어나기전
시계추의물리학
진자시계의한계
ZoomIn갈릴레오의진자실험
Chapter7 별을이용한시간의측정
혼란스러운금성의주기
사라졌다나타나는행성
행성의운동을정리한천문학의천재
Chapter8 천체시계를만든철학혁명
행성의운동법칙을발견하다
목성의위성들
빛의속도를계산하다
Chapter9 달을이용한시간측정
뉴턴의세계관과그계승자들
달주기표를완성한마이어스
ZoomIn항해를위한시간측정법
Chapter10 항해력과해상시계의탄생
정확한항해용시계를제작하라
바다위의시계
천재와장인
ZoomIn휴대용시계의등장
Chapter11 시간을정의하는다양한기준
철도를위한표준시간
본초자오선을둘러싼경쟁
일광시간절약제
ZoomIn시간을동기화하는방법
Chapter12 시간과공간의패러다임이바뀌다
시간의철학
빛의속도와속성
아인슈타인이전의상대성이론
아인슈타인의상대성이론
위치가달라지면시간도달라진다
ZoomIn열차안의시간,열차밖의시간
Chapter13 양자역학이가져온또하나의시간혁명
빛과어두움의선
진자시계에서원자시계까지
원자시계의작동원리
ZoomIn공식적인세계시간의측정
Chapter14 중력과시간의상관관계
아인슈타인의행복한공상
엘리베이터안의마법
중력에의한시간지연
중력의영향을측정하기위해
ZoomIn빛의굴절현상
Chapter15 시간측정의대중화
달러를유명하게만든시계
더정밀한시계를위한경쟁
크리스탈혁명
시계의대량생산과대량소비
ZoomIn수정시계의원리
Chapter16 시간의미래
세슘시계를뛰어넘는원자시계
세계에서가장정확한시계
더정밀한시계를향한갈망
ZoomIn세슘시계가사용되는이유
감사의글
찾아보기
일출과일몰의측정에서시계의발명까지,
시간측정의과학과함께발전해온인류문명의발자취
신석기시대에하·동지점을표시한구조물인뉴그레인지유적과스톤헨지를봐도알수있듯이,인간은아주오래전부터시간을측정하기위한기술을개발해왔다.그들은태양의움직임을세심하고끈질기게관찰했고,그관찰을바탕으로미래에다가올세상의모델을만들었으며,수세기에걸쳐그모델을다듬고공유했다.그모든과학적노력이집약된결과가바로장엄한오늘날거대한유적으로남아있는하·동지표시장치이며,그것은건설된이후다시수세기가지난지금에도완벽하게작동하고있다.시간에대한인간의이런집착과모든과학적활동은결국해시계와물시계같은자연현상을이용한시계에서기계식시계를거쳐오늘날과같은원자시계의발명으로이어졌다.
저자는시간을측정한다는것은곧모든시계의공통점이라고할수있는‘똑딱임’을파악하고이해하는과정이라고말한다.여기서‘똑딱임’이란기계식시계의추가흔들리면서나는소리를포함해시간의흐름을표시하고이를측정하는데사용할수있는정기적이고반복된움직임을의미한다.매일동쪽에서떠서서쪽으로지는태양의움직임이나한달을주기로차고기울어지는달의움직임또한하나의‘똑딱임’이라고할수있다.인간은더정확한시계를개발하기위해태양과별들의‘똑딱임’을집요하게관찰했고,구름낀날은물론이고밤에도시간을측정하기위해주변일상의똑딱임에주목하여흘러내리는물과모래,진자의움직임을‘똑딱임’으로이용하기시작했다.이와같은다양한종류의똑딱거리는과정을이해하려는노력은천문학과수학은물론이고특히물리학과양자역학분야에서의혁명적인발견들로이어졌다.
이처럼시간측정의역사는변덕과혼란이가득했을세상에질서와예측가능성을부여하는일인동시에더정확하게시간을표시할수있는혁신적인기술개발을위한과정이었다.이렇게발달한기술은유럽의자본가들이안정적인원거리수송망을수립하고유지함으로써막대한부와정치권력을획득하는계기가되었을뿐만아니라전세계적인차원에서우리가시간을인식하는방법이완전히바뀌었다.그리고더나아가정확하게미래를예측하기위해시간측정장치를구축하고다듬는과정은지난수천년간모든과학과기술의발전을이끈가장큰원동력이었다.
“인류가시간에매혹된것은‘지금’이아니라‘미래’를알기위함이었다!”
완벽한역법을위한치열한도전과노력의과정,
시간과달력의탄생과발전에관한매혹적인서사시
시간측정의역사에는과학에관한내용만담겨있지않다.인류사회에오늘날과같은역법이자리를잡기까지정치와종교는물론이고철학과관련한매우흥미로운이야기가포함되어있다.오늘날현대사회에서는어디서나한해를12개의달로구분하는것을당연하게생각지만,인류는태양의주기와달의주기가일치하지않는문제를해결하기위해태양력,태음력,태음태양력이라는다양한역법을발전시켰다.달의위상에중점을둔이슬람력은1년중의달과계절의오차가매년조금씩벌어지는단점이있는반면,로마제국의공식역법으로채택된율리우스력은달력을계절변화와동기화하여중요한계절별축제가돌아오는날짜를예측할수있게했지만,달의위상과는직접적인연관성을찾아볼수없다.히브리력은이둘의균형을추구한것으로,각종기념일은항상음력주기의해당시점과일치하지만일반적인계절과맞추려면때때로한달씩추가해야하는번거로움이있다.
이처럼태양과달의움직임모두를정확하게반영하지못한이세종류의역법이불편하게공존했다는사실은오늘날우리가절대적인기준으로여기고있는시간이란것이사회적구성물임을보여준다.지구와달의공전은천문학적으로실증된사실이지만역법은인간의발명품이며,각문화의역법에는그것을발명해낸사회의이해와우선순위가녹아있다는것이다.그리고각문화의역법체계는천문현상에그뿌리를두고있지만,그사회의신학과농경,정치적타협과정을통해발전해왔다고저자는말한다.그리고이를보여주는분명한증거로태양력이나태음력과는완전히다른주기에바탕을세가지역법이공존했던마야의역법에대해이야기한다.
이책에는마야문명의최전성기였던서기500년경에그들이운영했던복잡한역법체계의사회적측면과,고대로마에서제정된율리우스력이1,500년이상문제없이운영되다가1582년에그레고리우스력으로변경된신학적배경,그리고미국의철도시간이확립된과정과현대의시간대체계를낳은정치적협상등의내용이흥미진진하게펼쳐진다.그리고그과정에서제기되는철학적인질문들이곧우주에서인간이차지하는위치는물론이고시간과공간의속성에대한이해의근본이된다는사실또한알려준다.
“1년뒤,10년뒤가정확히언제인가?
나의1초와당신의1초가같다는것을어떻게알수있는가?”
정확한1초를측정하기위한인류의놀라운시간여행!
이책은시간측정의역사는결국표준적인똑딱임과그것을모델화한수단이오래도록축적된과정임이라고말한다.인류는과학지식이발달과함께더욱정밀하게시간을측정하는수단을새롭게발견해왔다.1870년대에1초는8만6,400분의1태양일로정의되었다.이것은당시로서는정확한정의였으나,지구의자전속도가조금씩느려짐에따라1초의길이또한바뀔수밖에없는한계를가지고있었다.이에과학자들은더정밀하게1초를정의하기위해물리학자들은더욱간편하게사용할수있는보편적시간의기준을계속찾았고,마침내양자역학의발전을바탕으로그기준을찾는데성공했다.1967년1초의정의는“세슘-133원자의에너지바닥상태의두초미세준위에서방출되는전자기파가진동하는주기의91억9,263만1,770배에해당하는시간”으로바뀌었다.시간의정의를천천히변화하는지구의움직임과구분할수있게된것이다.
그러나세슘표준이반드시최종정의는아니다.지금도표준시간을연구하는학자들은세슘표준보다수십,수백배더정확한시계를실험하고있으며,앞으로세슘과전혀다른원소가발견되어시간의정의가다시바뀔가능성은얼마든지있다.자연계의복잡한패턴에질서를부여하여미래를예측하고자하는필요에서시작된더정밀한시계를향한멈추지않는갈망은수천년에걸친혁신의원동력이되었다.뉴그레인지의건축가들이몇톤에이르는바위를쌓아올려동지점을표시했고,마야의제사장들은금성의신출을끈질기게추적했으며,케플러는화성의궤도를정확하게그려냈고,그밖의수많은천문가들은수천년에걸쳐그들의관측을정교하게다듬어왔다.이책은‘시간’이라는모호한개념을이해하고정확하게측정하기위한노력을멈추지않았던인류의위대한여정을보여줌으로써우리가무심코흘려보내는시간의본질에대해다시생각하는기회를제공하고있다.
추천사
시간의측정은과학이지만시간의약속은사회적합의의결과이다.이책은인류가시간을재기위해이용한‘똑딱임’의발견과합의의역사를담고있다.5천년전해그림자로계절과시간을가늠하던때부터중력과시공간이서로맞물려있음을알게된20세기까지오늘날의1초에대한합의가어떻게탄생했는지인류가걸어온긴여정을생생히보여준다.
-김범준(성균관대학교물리학과교수,‘감수의글’중에서)
물리에서시간이란여전히쉽게정의할수없는개념이다.하지만시간을정의하는것만큼중요한건세상을기술하기위한시간을정확하게측정하는것이다.오늘날과같이정확한시간측정이가능하게된것은인류의수천년에걸친노력의결과였다.이책을통해시공간을넘나드는시간측정의역사를따라가다보면어느새시간이라는개념에더익숙하게될것이다.
-궤도(『과학이필요한시간』,『궤도의과학허세』저자)
정확한시간을측정하기위한인류의역사는곧과학발전의역사이자고전물리학과상대성이론이등장하게된원동력이었다.이책은태양과달의주기에서원자측정까지,시간측정의본질을설명하며우리삶을결정하는몇초,며칠,몇년이탄생하기까지의연대기를생생하게그리고있다.
-폴하펀(『창조의빛』저자)
스톤헨지와마야문명의역법에서모래시계와손목시계의발명까지,환상적인솜씨로행성에서양자역학에이르는물리학의세계를아름답고분명하게설명한다.놀라운시간측정의역사를따라가다보면,어느새우주의문앞에서있는자신을발견하게될것이다.
-케일럽샤프(『정보의향상』저자)
인류가이루어낸가장위대한일중의하나는시간을자르고나누어서가장짧게단위로만들어놓은것이다.오늘날의정밀한시계가탄생하기까지의과정은믿을수없는모험이었다.과학과역사에관심이있는이들이라면망설임없이이책을펼쳐라.
-댄포크(과학저널리스트,작가)
시간측정의놀라운역사는곧인류의천재성이승리한이야기다.첫장을펼치는순간넋을잃고빠져들게되는이책은정밀한시간측정을위해분투해온흥미진진한인류의역사로우리를초대한다.
-션캐롤(『다세계』저자)