물리학이란 무엇인가? c h a p t e r 1 고대의 물리학 탈레스 물질에 관한 최초의 이론 아리스토텔레스 아르키메데스 연습 문제: 일, 질량, 일률, 에너지 연습 문제: 지렛대로 지구를 움직이기 중세의 과학 광학의 혁명 연습 문제: 빛의 굴절
c h a p t e r 2 르네상스가 시작되다 니콜라우스 코페르니쿠스 티코 브라헤 요하네스 케플러 행성의 운동에 관한 케플러의 법칙 연습 문제: 타원 궤도 만들기 갈릴레오 갈릴레이 연습 문제: 낙하 운동의 실험 진자 물리학 르네 데카르트 과학적 방법
c h a p t e r 3 근대 물리학의 탄생 아이작 뉴턴 뉴턴의 운동 법칙 연습 문제: 속도 계산하기 떨어지는 사과와 천체들: 만유인력 연습 문제: 가속도 측정하기 보일의 법칙 기체의 운동 열역학 법칙 연습 문제: 온도와 열역학 마이클 패러데이
c h a p t e r 4 19세기의 물리학 제임스 클러크 맥스웰 맥스웰 방정식 전기의 기초 연습 문제: 볼트, 와트, 암페어, 옴 빛에 관한 질문들 쪼개지지 않는 물질 ? 원자 1 브라운 운동 ? 원자 2 전자의 발견 어니스트 러더퍼드 원자 내부의 세계 마리 퀴리 방사능 흑체 복사와 고전 물리학의 몰락
c h a p t e r 5 새로운 물리학의 탄생 막스 프랑크 알베르트 아인슈타인 특수 상대성 이론 연습 문제: 시간과 공간의 지연 연습 문제: 사고 실험: 쌍둥이의 역설 연습 문제: 특수 상대성 이론에서 속도의 덧셈 E=mc2: 질량과 에너지의 등가성 일반 상대성 이론 1 일반 상대성 이론 2 연습 문제: 엘리베이터와 빛의 구부러짐 양자 역학
c h a p t e r 6 양자 역학 닐스 보어 양자 역학적 원자 1 양자 역학적 원자 2 파동/입자 이중성 베르너 하이젠베르크 하이젠베르크의 불확정성 원리 폴 디랙 반물질 확률과 양자 역학 연습 문제: 사고 실험: 슈뢰딩거의 고양이 양자 역학의 응용
c h a p t e r 7 오늘날의 물리학 리처드 파인만 양자 전기 역학 입자가속기와 물리학의 미래 입자 동물원 입자물리학의 표준 모형 연습 문제: 탈출 속도 블랙홀 연습 문제: 슈바르츠쉴트 반지름 스티븐 호킹 새로운 우주론 ‘대통일 이론’을 찾아서
물리학의 정수들이 파노라마처럼 펼쳐지는 [물리 캠프] 과학이 발달해온 과정과 성과들을 일목요연하게 정리한 ‘사이언스 캠프 시리즈’는 사전지식이 없어도 관련 내용을 흥미롭게 읽을 수 있도록 구성되어 있어, 청소년은 물론 일반 독자들도 쉽게 이해할 수 있는 ‘융합형 과학 교양서’이다. 이 시리즈의 첫 번째 책인 [물리 캠프]는 물리학의 핵심 개념과 원리를 비롯해 이와 연관된 고대 철학자부터 현대 과학자까지 이들의 생애와 업적을 시기별로 설명해준다. 아울러 물리 개념과 원리를 보다 확실하게 이해시켜 줄 단계별 연습 문제를 수록하고 있어 이해한 내용을 바로 응용해 볼 수 게 유기적으로 연결되어 있다. 물리학의 어원을 보면 물리학을 가리키는 ‘physics’는 ‘자연’을 뜻하는 그리스어 ‘physis’에서 나왔다. 이 말처럼 물리학은 자연을 이루는 만물의 움직임을 탐구하는 학문이다. 원자나 소립자처럼 상상할 수 없을 정도로 작은 세계에서부터 거대한 우주에 이르기까지 다루는 영역은 한계가 없다. 에너지와 물질은 무엇이고, 그 둘은 어떤 관계가 있는지 등등 자연 현상과 사물 전반이 탐구 대상이 된다. 그래서 물리학은 모든 학문의 뿌리라 할 수 있다. 우주의 모든 것을 가장 기본적인 물리 법칙으로 표현할 수 있다. 화학과 생물학에서부터 천문학과 공학에 이르기까지 물질 세계를 다루는 모든 학문은 결국 물리를 바탕으로 한다. 만물의 움직임을 탐구하는 학문인 물리학을 다룬 이 책은 방대한 과학 지식과 풍부한 시각적 자료를 통해 신의 입자라 불리는 힉스 입자에 이르기까지 뛰어난 물리학적 성과를 알기 쉽게 서술하고 있다. 소립자 중의 소립자인 쿼크에서부터 빛까지도 삼켜 버리는 우주의 블랙홀에 이르기까지, 고대 그리스의 탈레스로부터 ‘휠체어 위의 물리학자’ 스티븐 호킹에 이르기까지 하나도 놓칠 수 없는 물리학의 정수들이 파노라마처럼 펼쳐지면서 환상적인 물리 여행으로 초대한다. 어떤 사전 지식이나 골치 아픈 수학을 알지 못해도 그저 이 세계와 우주를 알고자 하는 순수한 호기심만 있으면 그것으로 충분하다는 것이 이 책의 또 다른 장점이다. 이 책이 안내하는 대로 자연의 비밀과 신비를 하나하나 이해하다 보면 지적인 흥분에 사로잡히게 될 것이다.
이 책의 특징 및 구성
과학사, 핵심 개념과 원리, 응용 문제까지 동시에 해결하는 융합형 물리책
- 물리학의 핵심 개념과 원리를 명확하면서도 간결하게 설명하고 있습니다.
- 고대부터 현대에 이르는 과학사에서 눈부신 업적을 남긴 물리학자들의 생애와 그 성과를 체계적으로 보여 줍니다.
- 물리학의 개념과 원리를 보다 확실하게 이해시켜줄 단계별 연습 문제를 수록해 이해를 돕습니다.
주요 내용
물리학의 핵심 개념과 원리로는 운동과 힘, 열과 에너지, 빛과 전자기파, 소립자 세계와 양자 역학, 상대성 이론과 블랙홀, 빅뱅과 우주의 팽창 등을 복잡한 공식이나 시전 지식 없이도 이해할 수 있게 설명해준다. 이와 연관지어 이러한 개념과 원리가 형성되는데 기여한 위대한 물리학자들인 고대 그리스의 탈레스로부터 코페르니쿠스, 갈릴레오, 뉴턴, 맥스웰, 아인슈타인, 파인만, 스티븐 호킹 등의 발자취를 입체적으로 보여 준다. 또한 핵심적인 물리의 개념과 원리를 보다 확실하게 이해시켜 줄 단계별 연습 문제는 우리의 일상 경험과 관련지어 생각해 볼 수 있게 해준다. 1장 ‘고대의 물리학’에서는 물질에 관해 근본적인 질문을 던진 사상가들로부터 출발한다. 고대 그리스의 황금기에 활동하던 철학자들(탈레스, 아리스토텔레스, 아르키메데스 등)과 고대 아랍 지역 일대에서 활동하던 사상가들(‘광학의 아버지’ 알하젠 등)은 비록 ‘과학자’라는 이름으로 불리지는 않았지만, 가장 고차원에서 사고를 했던 이들이었다. 이들은 오늘날의 물리학이 탐구하고 있는 문제들(즉 물질이란 무엇인가, 운동이란 무엇인가, 우주에서 인간은 어떤 위치를 차지하는가)에 관해 이미 그 시대에 의문을 던지고 해답을 찾으려고 노력했다. 2장 ‘르네상스가 시작되다’에서는 르네상스 시기의 과학적 발전을 보여 준다. 르네상스라고 하면 흔히 레오나르도 다빈치나 미켈란젤로 같은 예술가와 연관시키지만, 이 시기는 과학에서도 눈부신 발전이 이루어진 시대였다. 대표적 과학자인 코페르니쿠스, 갈릴레오 등이 발견한 획기적인 이론들을 소개한다. 이들의 업적이 없었다면 현대 과학을 생각할 수가 없다. 이들은 이전과는 완전히 다른 질문을 던지고 거기에 대한 답을 찾으려고 노력하는 과정에서 과학에 접근하는 새로운 방법을 찾아냈고 이 방법론은 오늘날에 이르기까지 큰 영향을 미친다. 3장 ‘근대 물리학의 탄생’에서는 17세기 후반 뉴턴이 이룩한 놀라운 발견과 업적을 비롯해 이른바 ‘뉴턴 물리학’을 형성하고 있는 주요한 주제들을 다룬다. 뉴턴의 업적은 200여 년 이상 물리학의 탄탄한 토대가 되었고, 오늘날까지도 물질 세계를 이해하는 훌륭한 길잡이다. 뉴턴의 만유인력과 운동에 관한 이론, 열역학 등 물리학이라는 건축물을 떠받치는 여러 주춧돌에 대해서 살펴본다. 4장 ‘19세기의 물리학’에서는 물리학이 급속도로 진전하게 된 19세기의 여러 성과들을 다룬다. 19세기는 물리학의 발전에 매우 결정적 시기였다. 이 시기에 최초로 전기에 관한 이론이 밝혀졌고, 원자의 모형이 발견되었다. 또한 전자와 방사능이 발견됨으로써 원자 내부 세계로의 탐구가 본격적으로 시도되었다. 이러한 획기적인 발견들은 물리학 이론뿐만 아니라 응용 분야에도 엄청난 영향을 미쳤다. 우리가 현재 아는 물리학의 많은 부분이 이 19세기에 이루어진 업적에 뿌리를 두고 있다. 5장 ‘새로운 물리학의 탄생’에서는 20세기 초에 물리학 연구를 완전히 뒤집은 두 발견에 대해 살펴본다. 이 놀라운 사건은 두 개의 서로 다른 발견에 의해 촉발되었는데, 바로 상대성 이론과 양자 역학이었다. 이것은 말 그대로 물리학의 혁명이었다. 상대성 이론과 양자 역학에 대해 간략히 알아보고 이들이 향후의 과학 발전에 얼마나 지대한 영향을 미쳤는지를 살펴본다. 6장 ‘양자 역학’에서는 과학의 역사에서 매우 중요한 발견들이 이루어지게 한 양자 역학을 설명한다. 양자 역학은 도래한 지 100년이 지났지만 아직도 많은 물리학자들의 사고를 지배하고 있다. 하이젠베르크의 불확정성 원리, 반물질, 얼핏 보면 모순적으로 여겨지는 양자 역학의 속성 등에 대해 살펴본다. 또한 양자 역학이 어떻게 응용되는지도 알아본다. 7장 ‘오늘날의 물리학’에서는 최근의 물리학에 대해서 살펴본다. 현재 물리학에서 가장 활발하게 연구되는 분야는 무엇인가? 오늘날 물리학 연구는 어떤 식으로 진행되는가? 그리고 물리학은 어디를 향해 가고 있는가? 이런 문제들을 짚어 본다. 입자물리학의 연구 현황, 천문학적인 비용이 들지만 굉장히 중요한 장비인 입자가속기에 대한 설명, 블랙홀의 수수께끼, 야심차게 진행되는 대통일 이론 등에 대해 알아본다.
총 
바보 빅터
