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백미러 속의 우주
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508쪽 | 규격外
ISBN-10 : 895605584X
ISBN-13 : 9788956055848
백미러 속의 우주 중고
저자 데이브 골드버그 | 역자 박병철 | 출판사 해나무
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2015년 6월 5일 출간
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42 배송이 조금 그렇지만 잘 받았습니다 5점 만점에 5점 ccc2*** 2020.02.20
41 보내주신 책 잘 받았습니다. 5점 만점에 5점 co*** 2020.02.20
40 새도서라 해도 믿을만큼 너무 만족합니다~ 감사합니다! 5점 만점에 5점 babosy*** 2020.02.15
39 깨끗한 책 잘 받았습니다. 5점 만점에 5점 yojo*** 2020.02.13
38 책 상태 깨끗하고 좋아서 만족합니다 5점 만점에 5점 anatr*** 2020.02.12

이 책의 시리즈

책 소개

상품구성 목록
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현대 물리학 혁명을 이끈 숨은 주인공, 대칭과 에미 뇌터 우주는 왜 텅 비어 있지 않고 무언가가 존재하게 되었는가? 밤하늘은 왜 어두운가? 반물질이 존재한다면 반인간도 존재할 것인가? 시간에는 왜 과거, 현재, 미래밖에 없는가? 시간과 공간은 어떻게 나비의 날개 같은 존재가 되는가? 물리학자 데이브 골드버그는 『백미러 속의 우주』에서 ‘대칭’이라는 키워드를 중심으로 이 모든 질문에 명쾌하면서도 유머 넘치는 답을 제시한다. 대칭은 지난 세기 동안 물리학의 전면에 나서지 않은 채, 우주적 스케일의 천체물리학에서부터 원자보다 작은 소립자 스케일의 입자물리학에 이르기까지 현대 물리학의 근간에서 혁명적 발전을 이끌어온 위대한 개념이다. 또한 이 책은 대칭의 대가로서 현대 물리학에 탄탄한 기초를 제공했지만 거의 알려지지 않은 천재 여성 수학자, 에미 뇌터를 재조명한다.

저자소개

저자 : 데이브 골드버그
저자 데이브 골드버그Dave Goldberg는 미국 프린스턴대학에서 천체물리학으로 박사학위를 받았고, 드렉셀대학 물리학과 교수로 재직 중이다. 우주론, 특히 중력이 우리의 우주관에 미치는 영향을 집중적으로 연구하고 있다. “과학은 누구나 이해할 수 있을 뿐만 아니라 아주 흥미로운 학문”임을 알리기 위해 지금까지 1톤가량의 글을 써왔다. 지은 책으로는 『우주 사용 설명서A User's Guide to the Universe』(공저)가 있다. 우리 우주의 온갖 흥미진진한 내용을 볼 수 있는 미국 과학전문 사이트 io9.com에 <물리학자에게 물어보세요Ask a physicist>라는 칼럼을 연재 중이다. 슬레이트닷컴Slate.com과 로스앤젤레스타임스L. A. Times에도 글을 쓰고 있다. 현재 아내와 두 딸과 함께 필라델피아에서 살고 있다.
www.twitter.com/askaphysicist
www.facebook.com/drdavegoldberg
www.usersguidetotheuniverse.com

역자 : 박병철
역자 박병철은 연세대학교 물리학과를 졸업하고 KAIST에서 이론물리학 박사학위를 받았다. 현재 대진대학교 초빙교수이며 교양 과학도서의 전문 번역가 및 저술가로 활동하고 있다. 2005년 『우주의 구조』로 제46회 한국출판문화상 번역 부문에서 수상했다. 옮긴 책으로는 『페르마의 마지막 정리』, 『파인만의 여섯 가지 물리 이야기』, 『엘러건트 유니버스』, 『평행우주』, 『미래의 물리학』, 『마음의 미래』, 『멀티 유니버스』, 『퀀텀스토리』 등이 있으며, 지은 책으로는 어린이 과학동화 『라이카의 별』이 있다.

목차

머리말 ----- 009

1. 반물질 ----- 025
- 우주는 왜 텅 비어 있지 않고 무언가가 존재하게 되었는가?
2. 엔트로피 ----- 079
- 시간은 어디서 왔는가? 시간의 진정한 실체는 무엇인가?
3. 우주원리 ----- 127
- 밤이 되면 왜 어두워지는가?
4. 에미 뇌터 ----- 181
- 대칭의 심오한 의미를 알아낸 사람
5. 상대성이론 ----- 219
- 은하들 사이에서 실시간 통신이 불가능한 이유는 무엇인가?
6. 중력 ----- 261
- 블랙홀은 왜 영원히 존재할 수 없는가?
7. 입자 맞바꾸기 ----- 311
- 공간이동장치의 원리
8. 스핀 ----- 337
- 나는 왜 ‘의식을 가진 헬륨가스’가 아닌가?
중성자별 한 조각은 나에게 어떤 영향을 미치는가?
9. 힉스입자 ----- 375
- 질량의 기원, 그리고 물리학이 우표수집과 다른 이유
10. 숨은 대칭 ----- 423
- 거울에 비친 사물은 왜 겉보기보다 가까이 있는가?

부록 1. 입자동물원 입주자 명단 ----- 464
부록 2. 간략한 대칭 사전 ----- 466
더 읽을거리 ----- 470
참고문헌 ----- 472
감사의 말 ----- 489
옮긴이의 말 ----- 493
찾아보기 ----- 497

책 속으로

과거를 돌아보면 물리학은 완전히 다르게 보였던 현상들이 동일한 원인의 결과임을 깨달을 때마다 커다란 도약을 이루어왔다. 그리고 공통점의 기원을 추적할 때마다 항상 ‘대칭’이라는 개념에 도달하곤 했다. --- p. 10 “페르시아의 양탄자는 완전하...

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과거를 돌아보면 물리학은 완전히 다르게 보였던 현상들이 동일한 원인의 결과임을 깨달을 때마다 커다란 도약을 이루어왔다. 그리고 공통점의 기원을 추적할 때마다 항상 ‘대칭’이라는 개념에 도달하곤 했다. --- p. 10

“페르시아의 양탄자는 완전하게 불완전하며, 정확하게 부정확하다.” 전문가들의 주장에 의하면 전통적인 페르시아 양탄자는 부분적으로 대칭이 깨져 있어서 한층 더 아름답게 보인다고 한다. 이런 점에서 볼 때 우리의 우주가 비대칭적인 것은 다행스런 일이다. 완벽한 대칭 구조였다면 참으로 무미건조하고 따분한 우주가 되었을 것이다. --- p. 23

우주의 탄생 초기에 정확하게 무슨 일이 일어났는가? 답을 아는 사람은 아무도 없다. 우리가 아는 것이라곤 우주 탄생 직후에 모종의 대칭 붕괴가 일어나서 우리가 존재하게 되었다는 사실뿐이다. 우주 초기에는 온도가 터무니없이 높았으므로, 아마도 대칭 붕괴는 온도와 관련되어 있을 것이다. (…) 이렇게 턱없이 높은 온도에서도 물질과 반물질 사이의 비대칭은 극히 미미했다. 반입자 10억 개가 생성될 때마다 입자 10억 1개가 생성되었을 정도다. 둘 사이의 차이라곤 10억 개당 하나, 단 하나에 불과했다. (…) 결국 대부분의 입자와 반입자는 서로 만나서 소멸되고, 10억 분의 1에 해당하는 초과분이 남아서 지금 존재하는 모든 물질을 형성하게 되었다. --- p. 75~77

겉보기에 시간과 공간은 많이 다른 것 같다. 공간에서는 내 마음대로 아무 방향으로나 움직일 수 있고 마음만 먹으면 한 장소에서 복지부동할 수도 있지만, 시간에서는 어림도 없는 소리다. 부유하건 가난하건, 똑똑하건 멍청하건 간에, 누구나 가차 없이 미래로 이동당하고 있다. 그러나 사실 시간과 공간은 공통점이 매우 많아서, 아인슈타인의 특수상대성이론에 의해 ‘한 가족’으로 통합되었다. 빛의 속도 c는 물질과 에너지의 환율을 결정하는 상수이면서(E=mc2), 그와 동시에 시간과 공간을 연결시켜주는 상수이기도 하다. --- p. 83

우주의 과거로부터 미래를 예측할 수 있다면, 과거의 물리 법칙으로부터 미래의 물리 법칙을 예측할 수 있을까? (…) 그동안 자연의 법칙이 시간에 무관하다는 것을 보여주는 몇 가지 자연현상이 발견되었는데, 그중 가장 놀라운 현상이 1971년에 아프리카 가봉의 오클로라는 마을에서 발견된 우라늄 광산이다. (…) 오클로의 우라늄 광산에서는 과거 한때 수백만 년 동안 천연 핵반응기가 작동했던 것으로 확인되었다. 이런 지역이 존재한다는 것만도 신기한데, 더욱 놀라운 사실은 핵분열의 부산물인 ‘핵폐기물’의 생성 비율이 요즘 사용되는 핵반응기의 폐기물 생성 비율과 정확하게 일치한다는 점이다. (…) 물리학의 모든 법칙은 다른 시간대에서도 똑같이 적용된다는 시간이동대칭은 에너지 보존법칙의 또 다른 표현으로, 겉으로 드러나진 않지만 엄청나게 중요한 역할을 하고 있다. --- p. 96~99

균질성과 등방성을 합친 것이 소위 말하는 ‘우주원리’이다. 이 원리에 의하면 우주는 방향과 장소에 상관없이 거의 똑같은 형태를 유지하고 있다. --- p. 143

대칭은 그 자체로 아름답고 우아하지만, 미적인 특성은 빙산의 일각일 뿐이다. 우리는 대칭이 존재한다는 사실로부터 새로운 물리 법칙을 찾아낼 수 있다! 에미 뇌터는 대칭에 규칙을 부여하여 이론물리학의 탄탄한 토대를 쌓았지만, 아무런 대가나 영예를 누리지 못한 채 조용히 우리 곁을 떠나갔다. --- p. 217

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출판사 서평

반물질, 상대성이론, 표준모형, DNA의 이중나선, 중력과 블랙홀… 모든 것을 꿰뚫는 단 하나의 강력한 키워드, 대칭 “우리 눈에 보이는 것은 자연의 진정한 실체가 아니라, 우리의 질문 방식에 맞춰 자연이 우리에게 보여준 모습임을 잊지 말아야 ...

[출판사서평 더 보기]

반물질, 상대성이론, 표준모형, DNA의 이중나선, 중력과 블랙홀…
모든 것을 꿰뚫는 단 하나의 강력한 키워드, 대칭


“우리 눈에 보이는 것은 자연의 진정한 실체가 아니라, 우리의 질문 방식에 맞춰 자연이 우리에게 보여준 모습임을 잊지 말아야 한다.” -베르너 하이젠베르크

다른 우주에 또 다른 ‘나’가 있을까? 우주와 물질은 어떻게 생겨난 것일까? 근원적인 물음을 좇다 보면 너무 작거나 너무 커서 마치 인간에게는 앎이 허락되지 않은 것 같은 한계에 직면하기 마련이다. 물리학자 데이브 골드버그의 『백미러 속의 우주』는 우리 눈에는 보이지 않는 미시세계에서부터 거시세계까지를 ‘대칭’이라는 하나의 키워드로 설명해내는 도전적인 교양 과학도서다. 우주의 대칭성이 무엇을 의미하는지, 일부 대칭이 깨졌을 때에는 무슨 일이 일어나는지, 우리를 포함한 만물이 왜 존재하는지 등에 대해 현대 물리학이 어떤 대답을 내놓는지를 최대한 알기 쉽게 소개해주는 것이 특징이다. 특히 그간 잘 알려지지 않았던 천재 여성 수학자 에미 뇌터에 대해 대칭을 중심으로 풀어내는 물리학 맥락에서 그녀의 삶과 업적을 그려냄으로써, 왜 ‘뇌터의 정리’가 현대 물리학의 기초가 되는지도 일깨워준다. 재기발랄한 입담으로 무거운 물리학적 주제들을 능수능란하게 다루는 저자의 현란한 글 솜씨는 감탄을 자아내기까지 한다. 아마도, 이토록 유머러스하면서도 격조 높고, 쉽지 않은 내용인데도 결코 지루하지 않은 물리학 책을 다시 만나기 힘들 것이다.

파인만 씨 뺨치게 농담도 잘하는 과학계의 새로운 입담꾼
“한 번 손에 잡으면 놓을 수 없다.” -리처드 고트 프린스턴대학 천체물리학과 교수


저자는 시공간에 놓인 모든 것들이 숨은 대칭에 의해 형성되었음을 보여주기 위해 거울에 비친 세계로 우리를 안내한다. 전자의 전하가 -가 아닌 +를 띠고, 심장이 가슴의 왼쪽이 아닌 오른쪽에서 뛰며, 시간이 거꾸로 흐르는 백미러 속의 우주는 경이롭고 매혹적이다. 물질은 반물질로 뒤바꾸고, 좌우는 반전시키고, 시간은 반대로 비추는 백미러 속의 우주는 실제 우주와 명백히 다르지만 한편으론 완벽한 대칭을 이루고 있어 보기보다 가까이에 있다.
대칭적인 우주는 아름답다. 그러나 우리의 우주는 그 대칭의 일부가 깨져 있어서 더욱 아름답고 흥미롭다. 저자는 우주에 존재하는 또는 존재했던 대칭과 대칭이 붕괴되어 현재에 이르는 과정을 쉬운 비유와 간결한 논리로 설명하고 있다. 물리 법칙의 통일을 주제로 한 교양 과학도서는 많이 있지만, 이 책은 통일보다 한 단계 더 들어가서 근본적인 대칭에 초점을 맞췄기 때문에 우주의 아름다움이 한층 극명하게 드러난다. 게다가 저자는 삐딱한 재치가 돋보이는 특유의 활달한 수다로 무한한 은하계부터 공허한 입자계까지 종횡무진 내달리고 있어 독자들에게 지루할 틈을 주지 않는다. 저자의 유머러스하면서도 깊이 있는 통찰력, 전염성 있는 열의, 빠르고 신나는 템포는 누구나 물리학을 즐기게 한다.

왜 대칭이 중요한가?
빅뱅에서 힉스입자까지 우주를 이해하기 위한 핵심은 대칭과 대칭이 붕괴되는 지점이다. 저자는 이 책에서 시종일관 대칭의 중요성을 내세운다. 사실 우주의 시작부터가 대칭과 대칭의 붕괴였다. 우주 탄생 초기의 엄청나게 뜨거운 에너지는 수많은 입자와 반입자 쌍을 만들어냈고(에너지를 광속의 제곱으로 나눈 것만큼 질량을 가진 입자와 반입자를 생성), 서로 전하가 반대인 입자와 반입자 쌍은 그대로 소멸했다. 대칭적으로 시작했지만, 이내(빅뱅이 일어나고 10-35초 만에) 털끝보다 작은 오차로 대칭이 붕괴되고선 입자를 기본 단위로 하는 은하, 별, 행성, 그리고 인간이 우주에 존재할 수 있게 되었다. 궁극의 질문이라 할 수 있는, 이 세상은 무엇으로 이루어져 있는가에 대하여 답을 내놓은 표준모형에서 마지막으로 발견된 힉스입자 역시 대칭과 대칭 붕괴의 산물이다. 초기 우주에서 대칭형이었던 힉스장은 시간이 흘러 우주가 급속히 식어버리자 붕괴되면서 다른 입자들(특히 현재 약력의 매개입자인 W입자와 Z0입자)에 질량을 부여하고 힉스입자는 의미를 갖게 되었다.
우주는 137억 년 동안 무작위의 지배를 받으면서 대칭이 붕괴되어왔지만, 근본적인 질서는 여전히 유지되고 있다. 에너지 보존법칙 같은 물리 법칙은 시간이 흘러도 변하지 않으며 우주 전역에서 동일하게 작용하고, 태양과 행성 사이에 작용하는 중력은 모든 방향으로 똑같이 작용하고, 모든 것을 집어삼키는 블랙홀도 결국은 복사에너지를 토해내고 완전히 사라져버리고, 한쪽 방향으로만 흐르는 시간은 원인과 결과의 관계를 성립시키고, 유전물질 DNA는 서로 맞물려 돌아가는 듯한 두 개의 나선으로 이루어져 있어서 부모의 형질을 고스란히 자손에게 전해준다. 이렇듯 자연의 법칙은 대칭적이지만, 양자역학적 우주에 살고 있는 우리 눈에는 대칭성이 무작위성에 가려 잘 보이지 않는다.

아인슈타인이 인정한 수학자, 에미 뇌터
이 책은 물리학사에 커다란 족적을 남긴 거인들을 빠짐없이 다루는데, 그중에서도 에미 뇌터를 공들여 소개하고 있다. 자연의 질서를 설명하는 물리 법칙에 대칭이 개입되어 있는 이유는 무엇이며, 대칭은 물리학에서 어떤 의미를 갖는가? 뇌터는 대칭과 보존량 사이의 관계를 수학적으로 규명하여 이 심오한 질문에 명쾌한 답을 제시했다. ‘뇌터의 정리’는 “어떤 물체도 빛보다 빠르게 움직일 수 없다”는 특수상대성이론의 제1계명만큼이나 현대 물리학의 중요한 토대가 된다. ‘뇌터의 정리’를 발견한 뇌터는 제2의 아인슈타인이라고 불릴 만하지만, 지금껏 제대로 평가되지 못하고 무명으로 잊혔다. 실제로 아인슈타인은 그녀를 “여성에게 고등교육이 허용된 이래 가장 뛰어난 수학 천재”라고 평가했다.
이 책은 비운의 천재 여성 수학자 에미 뇌터의 삶과 업적을 재평가하는 내용들로 채워져 있다는 점에서도 주목할 만하다. 아인슈타인과 비슷한 시기에 독일의 유태인 가정에서 태어나 어린 시절부터 수학자의 꿈을 키웠으나, 여성에게 지독하게도 배타적이었던 당시 대학문화에 가로막혀 불운한 삶을 살았다. ‘힐베르트의 난제’로 유명한 독일의 수학자 다비트 힐베르트는 대칭 분야를 더욱 깊이 연구하기 위해 에미 뇌터를 괴팅겐대학으로 초청했으나 대학 측에서 그녀를 제대로 대우하지 않자, 대학을 남녀가 구분되어 입장해야 하는 목욕탕에 비유하며 격분하기도 했다. 뇌터는 여자라는 이유만으로 최고의 학자에게 주어지는 어떠한 영예도 누려보지 못했지만, 학문에 대한 순수한 열정으로 대칭을 끈질기게 파고든 끝에 “모든 대칭에는 그에 대응되는 불변량이 존재한다”는 ‘뇌터의 정리’를 발견했다. 이 한마디로 모래알처럼 흩어져 있던 물리학 개념들이 수학적으로 정리되면서 현대 물리학은 ‘통일’이라는 원대한 여정을 떠날 수 있게 된 것이다.
대칭은 흔히 떠올리는 데칼코마니나 원처럼 축을 중심으로 좌우가 같은 것을 뜻하는 일치나 반전의 의미를 넘어선다. 수학과 과학에서는 어떤 대상을 변환시켰을 때 그 변환 전후로 모습이 같다면 대칭성이 있다고 말한다. 노벨 물리학상을 수상한 필 앤더슨은 다음과 같이 말했다. “조금, 아주 조금 과장해서 말하자면 물리학은 대칭을 연구하는 학문이다. 더 이상의 잔소리는 필요 없다.”

『백미러 속의 우주』에 쏟아진 찬사

대칭이 이토록 재미있을 줄 누가 알았겠는가? 데이브 골드버그는 위대한 대칭 세계의 깊숙한 끝자락으로 독자들을 곧장 밀어넣지만, 독자들이 지치지 않게 교묘한 위트도 충분히 불어넣었다. -<네이처Nature>

대부분의 물리학 책들은 전혀 흥겹지 않다. 왜냐고? 데이브 골드버그가 쓰지 않았기 때문이다. 이 책은 재미있고 불손하고 유쾌하면서 물리학의 핵심을 정확하게 찌르고 있다. 당신 주변에 물리학을 떠받드는 친구가 있다면 이 책을 선물해보라. 특히 그 당사자가 본인이라면 지금 당장 읽어야 할 책이다.
-숀 캐럴Sean Carroll 캘리포니아공과대학(칼텍) 물리학과 연구교수, 『우주의 끝에 존재하는 입자Particle at the End of the Universe』의 저자

한 번 읽기 시작하면 손에서 놓을 수가 없다! 정말이지 너무나 재미있다! 학교에서 데이브 골드버그처럼 물리학을 가르쳤다면 과학의 저변은 지금보다 훨씬 넓어졌을 것이다.
-프리얌바다 나타라잔Priyamvada Natarajan 예일대학 물리학과 및 천문학과 교수

『백미러 속의 우주』에 담긴 내용은 물리적 우주만큼이나 방대하다. 특히 학계에서 거의 인정받지 못했던 여성 수학자 에미 뇌터의 삶과 업적을 자세히 조명하고 있다는 점은 주목할 만하다. “모든 대칭에는 그에 대응되는 보존량이 존재한다”는 뇌터의 정리는 통일장이론의 이론적 기틀을 제공했다. 그 연결고리가 궁금하다면 읽어볼 것을 권한다.
-존 앨런 파울로스John Allen Paulos 템플대학 수학과 교수, 『숫자에 약한 사람들을 위한 우아한 생존 매뉴얼Innumeracy』의 저자

대칭은 우주의 운명을 어떻게 결정했는가? 데이브 골드버그의 설명이 굉장히 명쾌하고 흥미로워서 읽는 내내 즐거웠다. 케이온과 개미의 세계, 그리고 힉스입자에 이르기까지, 우주의 모든 비밀이 적나라하게 공개된다. 한 번 손에 잡으면 놓을 수 없고, 다 읽은 후에는 우주가 새로운 모습으로 다가올 것이다.
-리처드 고트Richard Gott 프린스턴대학 천체물리학과 교수, 『아인슈타인 우주로의 시간 여행Time travel in Einstein's universe』의 저자

데이브 골드버그가 독자들을 환상의 대칭 세계로 초대한다. 그 안은 온갖 신기한 현상들과 역설, 그리고 재기 넘치는 유머로 가득 차 있다… 그는 물리학과 천문학, 그리고 수학의 기본을 이루는 ‘대칭’ 하나로 이 모든 것을 설명한다. 강력한 반전(대칭)에 대한 강력한 성찰이 아닐 수 없다!
-폴 핼펀Paul Halpern, 『우주의 끝Edeg of the Universe』의 저자

이 책은 물리학의 핵심 개념을 설명하는 흥미진진한 책이자 대칭의 중요성을 만천하에 알린 에미 뇌터를 재조명하는 책이기도 하다. 그동안 수많은 물리학자들이 거인의 어깨 위에 서서 먼 곳을 바라보았고, 그 거인들은 대부분 세계적인 유명세를 누렸다. 그러나 에미 뇌터는 가장 큰 거인이었음에도 불구하고 아무런 명성도 누리지 못했다. 그녀의 업적을 다시 상기하는 것만으로도 이 책을 읽을 가치는 충분하다고 본다.
-다니카 맥켈라Danica McKellar, 『수학은 따분하지 않다Math Doesn't Suck』의 저자

책속으로 추가

앞으로 별과 행성, 그리고 우주먼지들은 나선을 그리며 블랙홀로 빨려 들어가고, 1000조 년이 지나면 블랙홀마저 모두 증발되어 사라질 것이다. 그 사이에 우주는 계속 팽창하여 차가운 기체구름들은 완전히 고립된다. 결국 우리의 우주는 아무것도 없이 엔트로피만 존재하는 차가운 공간으로 남게 될 것이다. 이것은 시간이 오직 미래로만 흐르는 우주에서 어쩔 수 없이 치러야 할 대가이다. 대칭은 우주의 시작뿐 아니라 최후까지 좌우하는 기본 원리인 것이다. --- p. 308~309

우리가 어떻게 생각하건, 우리 몸을 이루고 있는 분자는 우리 것이 아니다. 당신 몸의 98%는 매년 새 것으로 교체되고 있다. 그래서 코미디언 스티븐 라이트는 다음과 같은 농담을 던지기도 했다. “어느 날 아침 침대에서 일어나 보니 누군가가 내 몸뚱이를 훔쳐가고 다른 걸로 바꿔치기 해놨더군요.” 라이트의 농담은 허황된 이야기가 아니라 실제를 조금 과장한 것뿐이다. 같은 종류의 원자들은 물리적으로 모두 동일하기 때문에, 몸에 있는 탄소원자를 다른 것으로 바꿔치기해도 당신은 여전히 당신으로 남는다. 이것이 바로 우주에 존재하는 근본적 대칭이다. --- p. 314~315

탄생 초기의 우주는 아주 뜨거웠다. 비유하자면 무수히 많은 사람들이 ‘힉스 트램펄린’ 위에서 정신없이 뛰고 있는 상황과 비슷하다. 또는 무한 반복 중노동에 시달리던 시시포스가 갑자기 정신을 놓고 바위를 아무 방향으로나 닥치는 대로 밀고 있는 상황과 비슷하다. 우주가 너무나 뜨거웠기에, 힉스바위는 봉우리 아래로 멀리 굴러떨어질 수 없었다. 그러나 흐르는 시간과 함께 우주가 빠르게 식으면서 시시포스는 평정심을 되찾았고, 바위는 깊은 계곡으로 굴러떨어졌다. 초기의 아름다웠던 대칭이 깨진 것이다. 처음에 바위는 어떤 방향으로도 구를 수 있었지만 일단 구르기 시작하면서 하나의 방향이 선택되었고, 그때부터 이 방향은 특별한 의미를 갖게 되었다. --- p. 410~411

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  • 백미러 속의 우주 | mn**tn | 2015.06.28 | 5점 만점에 5점 | 추천:0
    삼라만상에 이를 관통하는 법칙이, 그것도 지극히 단순한 형태로 존재한다고 믿는다면, 그것은 어쩌면 너무도 소박하고, 유...

    삼라만상에 이를 관통하는 법칙이, 그것도 지극히 단순한 형태로 존재한다고 믿는다면, 그것은 어쩌면 너무도 소박하고, 유치하며, 무모하거나 만용에 가까운 기대일는지도 모르겠습니다. 뉴턴이 중력을 G와 두 개의 질량변수, 두 물체 사이의 거리라는 팩터만을 사용하여 도식화하였을 때, 유럽의 지성은 그에게 절대권위를 부여하지 않을 수 없었습니다. 하지만 이후 인류는, 다섯 세기가 지나도록 이 기본적인 힘(중력)에 대해 더 이상의 상위 법칙, 원리에로의 포섭을 이룰 수 없었습니다. 보편적이긴 하나 보이지도 않는 양상으로 작용하거나(전자기력), 아예 육안으로 관찰할 수도 없는(장비를 쓴 후에도 여전히 그 관측이 까다로운) 나머지 세 힘(force)에 대해서는 제법 인식의 진전을 이룬 형편인데도 말입니다.

    반물질 역시, 처음 이 가설이 제창되었을 때는 그저 만인의 비웃음을 살 뿐이었습니다. 사물을 양과 음으로 일일이 나누는 것부터가 원시 신앙의 흔적이고, 설사  그런 시도를 벌인다 한들 실체적으로 존재하는 사물 하나하나에 그에 대응하는 반(反) 실체가 대기하며, 다만 우리의 세계와는 접촉, 관측이 불가한 다른 영역에 머물 뿐이라는 말이, 황당무계하게 받아들여진 건 어찌 보면 당연합니다. 그러나 지금은 이에 대해, 주류 입장에 속한 물리학자라면 어린이처럼 순수한 마음으로 일단 긍정한 후 이론 전개를 시작합니다. 아울러, 공자 이래 동양의 철학자들이 한 번도 그 견지와 탐구를 중단한 적 없는 영원한 도그마인 음양(陰陽)이기설 역시, 서세동점의 험악한 시대상에서 일거에 폐기되었던 역사가 있음에도 불구, 오늘날에 와서 다시 한 번 열렬한 주목의 대상이 되고 있는 것도 이론상의 이런 신 조류의 반영 결과 중 하나입니다.

    표준모형? 한때는 아인슈타인이 통일장 이론을 구상할 때만 해도 이를 두고 미친 시도라며, 그의 위명이 버젓이 살아 있던 시점에조차 세인(이라기보다 학자, 지성인)들은 조소를 퍼부었습니다. 그러던 것이 입자론 분야에서 점점 발군의 성과를 이루고, "만물의 이론"이 더 이상 환상이 아니라는 데에 다시금 합의가 이뤄지자, 이 표준 모형이라는 얼기설기 사상누각 구조가 조심스레 복수의 학자들에 의해 도식화되었습니다. 처음 제창된 이래 유의미한 진전이 많지 않았음에도, 아직도 학자들은 이 가설을 포기하지 않습니다. 최근 신의 입자 발견(이 책 저자 데이브 골드버그는 이 인기 있는 별칭 사용에 대해 반대합니다)에 의해 이 표준모형은, 물리학자들 사이에서 금과옥조로서의 위상을 한층 더 굳힌 모습입니다.

    이름이 거창하게도 표준모형이라고 붙은 공식조차 모습이 저처럼 번잡하니, 이를 지지하고 이에 집착하는 해당 분야 학자들의 주관적 의욕과 개인적 신조의 강도가 어떠하든, 우리 인류가 "세상 만사를 꿰뚫을 이치"를 한 큐에 장악하기란 여전히 갈 길이 멀리 남은, 어쩌면 무망한 과업처럼 보입니다. 20세기 중반 아인슈타인이 망집에 빠져 호기를 부린다고 비난하던 당시의 보수적이고(?) 겸허했던(...) 그의 후배 과학자들의 태도가 온당했는지도 모릅니다. 과학은 더 이상 단순화에의 예찬, 근거 없는 숭배를 중단하고, "현상의 정확한 기술"에 만족해야 할지 모릅니다. 실제로 인문과학 중 언어학 같은 경우 이런 트렌드가 최근의 주류입니다.

    데이브 골드버그는 이런 점에서, 대단히 야심만만한 성격과 정신의 특질을 갖춘 저자, 갑갑하고 굴곡 많은 구조적 제약에 인간이라는 유기체가 지각적으로 감당 못 할 만큼 큰 스케일을 지닌 이 물리계를 "말 몇 마디로 후려치는 게 가능하다고 믿는", 우리 독자들에게 록스타적 열광을 부르기에 충분한 엔터테이너입니다. 아름다운 비주얼과 조화로운 음율로, 우리의 눈과 귀를 만족시키는 일도 중요하지만, 존재하지 않는 가상의 픽션 내러티브를 구수히 오싹오싹하게 들려 주는 전기수도 요긴한 직분이지만, 그에 대한 무지가 인간 존재에 근원적 불안감을 드리우는 "세상 돌아가는 근본 이치"를 두고서, 시원하고 통쾌하게 해명해 줌으로써, 지적인 갈증을 채워주는 이런 이야기꾼이 어쩌면 우리에게 더 소중한 동료인지도 모릅니다.

    그러잖아도 복잡하게 꼬인 논의 구조에서 만인이 지쳐가고 있을 때, 다 필요 없으니 이거 하나면 된다면서 들고 나온 게, 연식은 제법 된 뇌터의 이론입니다. 지금까지 그 숱한 단순화 시도가 실패로 돌아간 끝에, 불난 집에 부채질이나 하듯 더 단순한 걸 펄럭이는 기치로 내세운 당돌함이란.... 그는 정말로, 이거 하나면 다 된다고, 실현 가망성이 없어 보이는 초단순 원리를 전면에 부각시키고 있습니다. 물론 그가 이 가능성을 처음으로 제기한 건 아니지만, 어떤 이론이 그 끝장을 보겠다며 강력한 추동력까지를 부착하는 건 주장자의 인문적 상상의 저력에 달려 있다고 해도 과언은 아닙니다. 저자는 현역 물리학 담당 교수이지만, 동시에 풍부한 인문적 통찰 능력까지 지니고 있는 터에, 신명 나는 미학적 리듬과 통섭적 시야로, 물리학에 무지한 일반 독자들의 의욕까지 성공적으로 자극하고 있습니다.

    이 책에서 아마 공간구조적 대칭성은 많은 독자들에게 익숙한 개념일 겁니다. 당장 저만 해도 정규 초등과정에서 점대칭 선대칭 개념을 배우며 경시대회 대비를 위해 온갖 난해도형을 이리 뒤집고 저리 꼬는 연습을 숱하게 수행하고 자란 기억이 있습니다. 하지만 시간의 대칭은 어떨까요? 저자는 "시간의 화살"이라는 문학적 표현을 상기시키며, 시간보다 더 일방통행인 개념은 아마 인간에게 알려져 있지 않을 거라며 어리석은 독자들을 도닥인 후, 본격 황야와도 같이 거친 이 생소한 개념 속으로의 탐사를 독려합니다.

    왜 시간의 대칭이 낯설 수밖에 없냐면, 일견 엔트로피 제2법칙에 정면으로 반하는 것처럼 보이기 때문입니다. 엔트로피 법칙이나 그 중핵을 이루는 개념은 말만 거창할 뿐, 그 내용이 우리 일반인의 직관에 그처럼 잘 부합하는 것도 없습니다. 사물의 질서란 어질러지기가 쉽지, 그 반대로 알아서 정돈되는 건 거의 불가능하다는 겁니다(책 중에서 골드버그 교수-왠지 이름으로 데이브라고 막 불러도 될듯한 - 는, "혼란의 극에 일단 달한 후 그보다는 쬐끔 나은 상태로 잠시 회귀할 수는 있다면서, 이 법칙의 예외를 인정하죠. 하지만 이미 유일 상태에 가까운 극점에 도달하는 자체가 확률적으로 극히 어렵습니다). 여기에 대해 반대하는 사람도 설마 있을까요? 시간이 만약 역방향으로 흐른다면, 엔트로피 진행의 불가역성이 깨진다는 뜻이니까요.

    그전부터 학자들은, 시간여행이 가능하다면 시간의 역설(인과가 뒤집히고 기 발생 실체가 무[無]로 돌아감) 때문에 장벽을 만난다고 합니다. 그러면서도 꼭 단서를 달기를, "이것이 시간여행의 불가능성을 증명하는 건 아니다"라고 합니다. 즉 귀류법의 판정 범주에 이걸 포함시키면 안 된다고 유보 조항을 단 건데, 저는 예전부터 그 이유, 근거가 참 궁금했습니다. 왜 이 영역에서만은, 유클리드가 수천 년 전 확립한 수학적 증명이 통하지 않는 걸까요? 물리학과 수학이 전혀 별개의 왕국에서 놀고 있다 착각하는(대중서만 읽으면 그렇게 되죠) 백치는 이해 못할 수 있으나, 수학 없는 물리는 교각 없는 금문교와도 같습니다. 언젠가는 공법이 발달하여 교각없이 구조를 세우는 게 가능할 수도 있겠지만, 경제성이 없거나 먼 미래의 가능성에 불과합니다.

    저자 역시 개념상의 난점을 몇 들며, "어쩌면 시간이야말로 가상의 추가 차원에 불과할지도 모른다"며 확언은 피하고 있습니다. 그러나 아마 독자들은, 과감한 시간 대칭 방법론으로 사고를 확장하는 중에, 심지어 이중 나선 구조조차 뇌터의 이론으로 모두 일원적 설명이 가능할 수 있는, 전인미답의 신세계로 발을 한 걸음 들여 놓을 수 있을 겁니다. 중력만 여태 통일장 포섭의 달콤한 제의를 회피하고 있고, 시간 차원만이 여러 역설의 덫에서 시원하게 발을 못 뻬고 있다면, 이 둘 사이에 어떤 연계가 있는 것 아닌지, 가장 단순하나 가장 꾀까다로워 보이는 대칭성이란 처방으로 일거에 난제가 풀리는 건 아닌지, 데이브 골드버그 박사의 이 책은 개그콘서트처럼 직설적이고 재치 있는 화법을 통해, 대중들의 "물리 울렁증" 치료를 돕고 있습니다

  • 백미러 속의 우주 | mn**tn | 2015.06.28 | 5점 만점에 5점 | 추천:0
    삼라만상에 이를 관통하는 법칙이, 그것도 지극히 단순한 형태로 존재한다고 믿는다면, 그것은 어쩌면 너무도 소박하고, 유치하며,...

    삼라만상에 이를 관통하는 법칙이, 그것도 지극히 단순한 형태로 존재한다고 믿는다면, 그것은 어쩌면 너무도 소박하고, 유치하며, 무모하거나 만용에 가까운 기대일는지도 모르겠습니다. 뉴턴이 중력을 G와 두 개의 질량변수, 두 물체 사이의 거리라는 팩터만을 사용하여 도식화하였을 때, 유럽의 지성은 그에게 절대권위를 부여하지 않을 수 없었습니다. 하지만 이후 인류는, 다섯 세기가 지나도록 이 기본적인 힘(중력)에 대해 더 이상의 상위 법칙, 원리에로의 포섭을 이룰 수 없었습니다. 보편적이긴 하나 보이지도 않는 양상으로 작용하거나(전자기력), 아예 육안으로 관찰할 수도 없는(장비를 쓴 후에도 여전히 그 관측이 까다로운) 나머지 세 힘(force)에 대해서는 제법 인식의 진전을 이룬 형편인데도 말입니다.

     

    반물질 역시, 처음 이 가설이 제창되었을 때는 그저 만인의 비웃음을 살 뿐이었습니다. 사물을 양과 음으로 일일이 나누는 것부터가 원시 신앙의 흔적이고, 설사  그런 시도를 벌인다 한들 실체적으로 존재하는 사물 하나하나에 그에 대응하는 반(反) 실체가 대기하며, 다만 우리의 세계와는 접촉, 관측이 불가한 다른 영역에 머물 뿐이라는 말이, 황당무계하게 받아들여진 건 어찌 보면 당연합니다. 그러나 지금은 이에 대해, 주류 입장에 속한 물리학자라면 어린이처럼 순수한 마음으로 일단 긍정한 후 이론 전개를 시작합니다. 아울러, 공자 이래 동양의 철학자들이 한 번도 그 견지와 탐구를 중단한 적 없는 영원한 도그마인 음양(陰陽)이기설 역시, 서세동점의 험악한 시대상에서 일거에 폐기되었던 역사가 있음에도 불구, 오늘날에 와서 다시 한 번 열렬한 주목의 대상이 되고 있는 것도 이론상의 이런 신 조류의 반영 결과 중 하나입니다.

     

    표준모형? 한때는 아인슈타인이 통일장 이론을 구상할 때만 해도 이를 두고 미친 시도라며, 그의 위명이 버젓이 살아 있던 시점에조차 세인(이라기보다 학자, 지성인)들은 조소를 퍼부었습니다. 그러던 것이 입자론 분야에서 점점 발군의 성과를 이루고, "만물의 이론"이 더 이상 환상이 아니라는 데에 다시금 합의가 이뤄지자, 이 표준 모형이라는 얼기설기 사상누각 구조가 조심스레 복수의 학자들에 의해 도식화되었습니다. 처음 제창된 이래 유의미한 진전이 많지 않았음에도, 아직도 학자들은 이 가설을 포기하지 않습니다. 최근 신의 입자 발견(이 책 저자 데이브 골드버그는 이 인기 있는 별칭 사용에 대해 반대합니다)에 의해 이 표준모형은, 물리학자들 사이에서 금과옥조로서의 위상을 한층 더 굳힌 모습입니다.

     

    이름이 거창하게도 표준모형이라고 붙은 공식조차 모습이 저처럼 번잡하니, 이를 지지하고 이에 집착하는 해당 분야 학자들의 주관적 의욕과 개인적 신조의 강도가 어떠하든, 우리 인류가 "세상 만사를 꿰뚫을 이치"를 한 큐에 장악하기란 여전히 갈 길이 멀리 남은, 어쩌면 무망한 과업처럼 보입니다. 20세기 중반 아인슈타인이 망집에 빠져 호기를 부린다고 비난하던 당시의 보수적이고(?) 겸허했던(...) 그의 후배 과학자들의 태도가 온당했는지도 모릅니다. 과학은 더 이상 단순화에의 예찬, 근거 없는 숭배를 중단하고, "현상의 정확한 기술"에 만족해야 할지 모릅니다. 실제로 인문과학 중 언어학 같은 경우 이런 트렌드가 최근의 주류입니다.

     

    데이브 골드버그는 이런 점에서, 대단히 야심만만한 성격과 정신의 특질을 갖춘 저자, 갑갑하고 굴곡 많은 구조적 제약에 인간이라는 유기체가 지각적으로 감당 못 할 만큼 큰 스케일을 지닌 이 물리계를 "말 몇 마디로 후려치는 게 가능하다고 믿는", 우리 독자들에게 록스타적 열광을 부르기에 충분한 엔터테이너입니다. 아름다운 비주얼과 조화로운 음율로, 우리의 눈과 귀를 만족시키는 일도 중요하지만, 존재하지 않는 가상의 픽션 내러티브를 구수히 오싹오싹하게 들려 주는 전기수도 요긴한 직분이지만, 그에 대한 무지가 인간 존재에 근원적 불안감을 드리우는 "세상 돌아가는 근본 이치"를 두고서, 시원하고 통쾌하게 해명해 줌으로써, 지적인 갈증을 채워주는 이런 이야기꾼이 어쩌면 우리에게 더 소중한 동료인지도 모릅니다.

     

    그러잖아도 복잡하게 꼬인 논의 구조에서 만인이 지쳐가고 있을 때, 다 필요 없으니 이거 하나면 된다면서 들고 나온 게, 연식은 제법 된 뇌터의 이론입니다. 지금까지 그 숱한 단순화 시도가 실패로 돌아간 끝에, 불난 집에 부채질이나 하듯 더 단순한 걸 펄럭이는 기치로 내세운 당돌함이란.... 그는 정말로, 이거 하나면 다 된다고, 실현 가망성이 없어 보이는 초단순 원리를 전면에 부각시키고 있습니다. 물론 그가 이 가능성을 처음으로 제기한 건 아니지만, 어떤 이론이 그 끝장을 보겠다며 강력한 추동력까지를 부착하는 건 주장자의 인문적 상상의 저력에 달려 있다고 해도 과언은 아닙니다. 저자는 현역 물리학 담당 교수이지만, 동시에 풍부한 인문적 통찰 능력까지 지니고 있는 터에, 신명 나는 미학적 리듬과 통섭적 시야로, 물리학에 무지한 일반 독자들의 의욕까지 성공적으로 자극하고 있습니다.

     

    이 책에서 아마 공간구조적 대칭성은 많은 독자들에게 익숙한 개념일 겁니다. 당장 저만 해도 정규 초등과정에서 점대칭 선대칭 개념을 배우며 경시대회 대비를 위해 온갖 난해도형을 이리 뒤집고 저리 꼬는 연습을 숱하게 수행하고 자란 기억이 있습니다. 하지만 시간의 대칭은 어떨까요? 저자는 "시간의 화살"이라는 문학적 표현을 상기시키며, 시간보다 더 일방통행인 개념은 아마 인간에게 알려져 있지 않을 거라며 어리석은 독자들을 도닥인 후, 본격 황야와도 같이 거친 이 생소한 개념 속으로의 탐사를 독려합니다.

     

    왜 시간의 대칭이 낯설 수밖에 없냐면, 일견 엔트로피 제2법칙에 정면으로 반하는 것처럼 보이기 때문입니다. 엔트로피 법칙이나 그 중핵을 이루는 개념은 말만 거창할 뿐, 그 내용이 우리 일반인의 직관에 그처럼 잘 부합하는 것도 없습니다. 사물의 질서란 어질러지기가 쉽지, 그 반대로 알아서 정돈되는 건 거의 불가능하다는 겁니다(책 중에서 골드버그 교수-왠지 이름으로 데이브라고 막 불러도 될듯한 - 는, "혼란의 극에 일단 달한 후 그보다는 쬐끔 나은 상태로 잠시 회귀할 수는 있다면서, 이 법칙의 예외를 인정하죠. 하지만 이미 유일 상태에 가까운 극점에 도달하는 자체가 확률적으로 극히 어렵습니다). 여기에 대해 반대하는 사람도 설마 있을까요? 시간이 만약 역방향으로 흐른다면, 엔트로피 진행의 불가역성이 깨진다는 뜻이니까요.

     

    그전부터 학자들은, 시간여행이 가능하다면 시간의 역설(인과가 뒤집히고 기 발생 실체가 무[無]로 돌아감) 때문에 장벽을 만난다고 합니다. 그러면서도 꼭 단서를 달기를, "이것이 시간여행의 불가능성을 증명하는 건 아니다"라고 합니다. 즉 귀류법의 판정 범주에 이걸 포함시키면 안 된다고 유보 조항을 단 건데, 저는 예전부터 그 이유, 근거가 참 궁금했습니다. 왜 이 영역에서만은, 유클리드가 수천 년 전 확립한 수학적 증명이 통하지 않는 걸까요? 물리학과 수학이 전혀 별개의 왕국에서 놀고 있다 착각하는(대중서만 읽으면 그렇게 되죠) 백치는 이해 못할 수 있으나, 수학 없는 물리는 교각 없는 금문교와도 같습니다. 언젠가는 공법이 발달하여 교각없이 구조를 세우는 게 가능할 수도 있겠지만, 경제성이 없거나 먼 미래의 가능성에 불과합니다.

     

    저자 역시 개념상의 난점을 몇 들며, "어쩌면 시간이야말로 가상의 추가 차원에 불과할지도 모른다"며 확언은 피하고 있습니다. 그러나 아마 독자들은, 과감한 시간 대칭 방법론으로 사고를 확장하는 중에, 심지어 이중 나선 구조조차 뇌터의 이론으로 모두 일원적 설명이 가능할 수 있는, 전인미답의 신세계로 발을 한 걸음 들여 놓을 수 있을 겁니다. 중력만 여태 통일장 포섭의 달콤한 제의를 회피하고 있고, 시간 차원만이 여러 역설의 덫에서 시원하게 발을 못 뻬고 있다면, 이 둘 사이에 어떤 연계가 있는 것 아닌지, 가장 단순하나 가장 꾀까다로워 보이는 대칭성이란 처방으로 일거에 난제가 풀리는 건 아닌지, 데이브 골드버그 박사의 이 책은 개그콘서트처럼 직설적이고 재치 있는 화법을 통해, 대중들의 "물리 울렁증" 치료를 돕고 있습니다

  •     암흑물질로 예상되고 있는 초대칭입자에 대한 다큐멘터리를 본적이 있어서 대칭을 다루고 ...


     

    SAM_1917.jpg


     

    암흑물질로 예상되고 있는 초대칭입자에 대한 다큐멘터리를 본적이 있어서 대칭을 다루고 있는 이 책에 관심을 갖고 보게 되었는데

    물리학이나 우주에 관심이 있는 사람이라면 별 5개도 부족한 책이라 생각된다.

    물질과 반물질, 엔트로피, 에미뇌터라는 아인슈타인에 버금가는 여성수학자, 상대성이론, 힉스입자 등을 다루고 있는데 어려워 이해안가는 부분이 있지만 매우 흥미있게 읽을 수 있었다

    블랙홀을 제일 좋아하는데 그에 관해서도 궁금했던 부분들이 나와 집중해서 볼 수밖에 없었다.

    물질의 최종단위를 원자의 구성요소인 양성자와 중성자,전자로 알고 있지만 얘네들도 각각 세개의 쿼크로 이루어져 있기 때문에 물질의 최종단위는 쿼크라는 입자라고 한다.

    중성자가 붕괴되면 양성자가되고(베타붕괴), 쿼크는 6종류인데 전자나 뉴트리노와는 완전히 다른 입자이다. 모든 물질의 근원인 페르미온은 원자핵 안에 있는 쿼크와 원자핵 바깥에 존재하는 렙톤으로 분류된다. 뉴트리노는 광자 다음으로 우주에서 가장 흔한입자인데, 약력이 작용하는 곳에는 항상 뉴트리노와 반뉴트리노가 개입된다. 이와 관련된 P대칭 스핀에 대한 이야기가 나오는데 달의 조력때문에 지구의 하루는 100년마다 500분의 1초씩 짧아지고 있지만 소립자의 자전속도는 절대로 변하지 않기에 뉴트리노, 양성자 등이 자전하는 속도는 어떤 환경에서도 절대 변하지 않는다는 내용포함!! 그림을 봐도 이해가 어렵다. p 대칭을 망가뜨린 주범인 약력이 개입되면 좌편향 뉴트리노가 방출되기 때문에 약력이 개입되면 물질과 반물질이 서로 다른 방식으로 붕괴되며, 대부분의 입자와 반입자는 서로 만나 소멸되고, 10억분의 1에 해당하는 초과분이 지금 존재하는 모든 물질을 형성하게 되었다고한다. 

    현재 존재하는 입자들 또한 우주탄생 직후에 모종의 대칭붕괴가 일어나서 존재하는 것이고, 대칭붕괴는 온도와 관련되어 있을 것이라고 하는데 빅뱅의 잔해인 우주복사에너지가 그 증거이다.

    입자들이 만들어 질때는 반입자가 생기는 C 대칭이 적용되는데 태양의 핵융합과정이나 대형강입자충돌기에서 반입자가 매일같이 만들어지고 있다.

    아직 우주에 입자와 반입자 반반 존재하고 있다고는하는데 종종 발견되기는하지만 반입자는 수명이 아주 짧고 아직 우주가 물질로만 이루어진 이유를 알아내지 못했다고 한다. 

     

    쿼크와 전자, 뉴트리노는 질량이 없어야할 것 같지만 질량을 갖고있는데, 이는 우주초기에 대칭이 붕괴되면서 힉스장이 이들에게 질량을 부여했기 때문이다. 힉스장은 전기전하가 없고 복사에너지도 방출하지 안아 검출되기 매우 어렵다는데 2012년 힉스입자가 양성자의 133배의 질량이라고 밝혔다.

     

     

    가장 흥미로웠던 부분은 시간팽창효과에 관련한 부분이다.

     

    밀도가 높은 중성자별 근처는 시간이 무려 20%나 느려진다. 예들 들어 중성자별에 10년정도 있다 돌아온다면 바깥세상은 12년의 세월이 흘러있어 결국 2년 후의 미래로 시간여행을 한 셈이 된다. 밀도가 무한대인 블랙홀의 경계면인 사건지평선은 시간이 느려지다 못해 무한대에 달하는데 시간이 아예 흐르지 않는다. 때문에 블랙홀에 물건을 하나 던졌다고 가정 시 물건입장에서는 중력으로 엄청나게 빠른 속도로 떨어진다고 느끼겠지만 바깥에서 보는 입장에서는 굉장히 느리다못해 사건지평선에서는 시간이 멈추기에 통과하는 모습을 볼 수 없을 것이다. 위에 보이는 이미지 스파게티피케이션은 블랙홀에 접근시 물체가 길게 늘어나는 현상을 말하는데, 이 힘은 블랙홀의 조력에서 온다.

    시간팽창효과를 확인 할 수있는 방법은 뮤온이라는 중간자인데, 특성이 전자와 거의 비슷하면서 질량이 전자보다 200배는 무거운 입자이다. 무거운 입자는 스스로 붕괴하여 가벼운 입자로 변하려는 경향이 있는데 이때 전자와 뉴트리노-반유트리노 쌍으로 붕괴되며 시간팽창효과를 직접 관측할 수있다.

     

    블랙홀도 영원할 것 같지만 언젠간 증발해버린다는 스티븐호킹의 이론을 본 적이 있는데, 책에도 자세히 나와있었다. 광자가 생성된 지역이 사건지평선에 가까울수록 밖으로 탈출하면서 많은 에너지를 잃는데, 사건지평선에서 생성된 입자는 모든 에너지를 잃기 때문에 블랙홀의 질량에 아무런 기여도 하지 못하는 음의 에너지로서, 블랙홀 내부로 추락했을 때 에너지를 소비하게 만들어 블랙홀의 질량이 감소한다고 한다. 까마득하지만 1000조년이 지나면 블랙홀마저 모두 증발되어 엔트로피만 존재하는 차가운 공간으로 남게 된다는 것이다. 여튼 이 또한 등가원리로부터 언러효과와 블랙홀의 증발을 얻어낸 만큼 대칭이 시작과 최후를 좌우하는 기본 원리임을 알 수있다. 

     

    초신성 관측을 통해 우주는 팽창속도가 점점 빨라지고 있고 그 무언가가 팽창을 재촉하고 있음이 확인되는데 암흑에너지의 영향으로 추정된다 (*밝혀진바는 없지만 암흑물질은 전기적으로 중성이며 일상물질보다 5~6배쯤 많아야 한다는 조건이 있다고 한다. 이를 근거로 표준모형에서 유일한 후보는 뉴트리노인데 양은 충분하지만 질량이 너무 가벼워 암흑물질로서는 역부족하다고 한다). 양성자가 붕괴되면서 방출한 복사에너지는 우주 전역으로 퍼져나가겠지만 우주가 팽창함에 따라 온도는 내려가고 에너지 밀도는 점점 감소해 우주에서 생명체는 살 수 없게 된다.

    중력으로 에너지가 낮은 상태로 회귀하려는 경향이 있는데 초기우주가 저엔트로피상태라면 마지막 순간에는 최고조엔트로피에 이른다. 에너지가 어디론가 방출되어야 하는데 중력 위치에너지가 열로 변환된 것이다. ​이건 무슨얘긴지 나도 모른다 ...블랙홀이 엔트로피를 생성하는 역할을 하는데 저에너지 광자가 엄청나게 방출되어야하고 결국 아까 말한 블랙홀의 증발과 관련된 것 같다.

    암흑물질의 후보로 거론되고 있는 초대칭입자! 대칭관련 책이라 초대칭이 나올까 궁금해 책을 보게되었는데 뒤쪽에 나와줄줄이야~

    전자는 페르미온이고 그 초대칭 작은 셀렉트론이라는 보존이다. 그리고 보존인 광자는 포티노라는 페르미온을 초대칭 짝으로 갖고 있다 (p.458)

    모든 페르미온과 보존이 짝을 이룬다는 가설인데 초기의 실험결과에 비해 맞을 가능성이 별로 없어보인단다.

    여튼 다큐에서는 거울 2개를 비교해 보여주었었는데 학자들에게도 어려운 개념이라고 했다. 일반 입자들보다 수백~수천배는 무겁다고하는데 무거운 입자는 한곳에 오래 머물지 못하고,

    초중성소자(전기전하가 없는 중성입자) 입자들이 초대칭물질일까 예상을 해보고는있지만 역시 대형강입자충돌기에서 발견될 가능성은 거의 없다고 한다. 본에서 이와 관련된 실험이 있는 것으로 아는데 빨리 밝혀지는 날이 왔으면 좋겠다.

    이 외에도 더 다양한 내용이 많고 이해하기 어려운 이론도 많지만 눈을 떼지 못할 정도로 계속 보고싶은 책인건 확실하다.

    관련 학자들이나 예시들이 나와서 공부하기에 넘넘 좋고 관심자라면 꼭 보았으면 좋겠다♬

  • 백미러속의 우주를 읽고 | my**3 | 2015.06.26 | 5점 만점에 5점 | 추천:0
    『백미러속의 우주』를 읽고   내 자신 솔직히 고백하건데 과학 쪽에는 거의 문외한이라 할 수 있다. 기...

    『백미러속의 우주』를 읽고

     

    내 자신 솔직히 고백하건데 과학 쪽에는 거의 문외한이라 할 수 있다.

    기본적인 내용들을 중고등학교 때 배웠단 할지라도 고졸로 이어지는 바로 직장생활을 하게 되었고, 늦은 27세에 야간대학에 들어갔는데 운이 좋게 교직과정이 야간에 개설되어 이수하였고, 대학 졸업과 함께 교직 현장으로 올 수 있었고, 지금까지 30년을 임하고 있다.

    과목은 바로 사회이다.

    그러니까 과학에 대한 내용들은 정말 오래 동안 대하지 못하였다 할 수 있다.

    솔직히 아주 기본적인 내용이외에는 낯설 수밖에 없다.

    우주에서의 존재, 밤하늘의 어두움, 반물질과 반인간 여부, 시간의 과거와 현재 그리고 미래 구분, 시간과 공간의 나비 날개 같은 존재 여부 등 어느 하나도 제대로 설명할 수가 없다.

    그래서 이 소중한 책은 나에게 너무 많은 것을 선사하고 있다.

    바로 이것이다.

    잘 못하고, 부족하고, 관심이 없다고 해서 그대로 방치해서는 안 된다는 사실이다.

    뭔가 그 자체에 숨어있는 내용을 바탕으로 확실한 답을 준비한다면 앞서 나갈 수 있는 최고의 길이라고도 생각해본다.

    이 책에서 언급하고 있는 대칭 개념과 현대 물리학 혁명을 이끈 숨은 주인공인 천재 여성 수학자, 에미 뇌터의 재조명을 통해서 풀고 있다.

    궁금해 하면서도 알고자 하는 모든 질문들에 대해서 확실하면서 위트가 넘치는 답으로 내용을 전개하고 있다.

    내 자신 전혀 생각해보지 않았던 내용이어서 그런지 더욱 더 관심을 갖고 대하게 됐으며, 그래서 독서활동은 매우 중요하다는 것을 다시 한 번 깨달은 시간이었다.

    항시 수학, 과학 등을 체계적으로 배우지 못하여서 열등감을 갖고 있는 내 자신에게 중요한 의미를 부여 받음은 물론이고, 앞으로 조금 더 관심을 갖고서 대하리라는 생각도 하게 되었다.

    하나하나 파고들면 들수록 더 심오한 원리와 만나게 되는 과학적인 사실 속에서 대칭이 주는 의미는 남달랐다.

    아주 작은 소립자에서부터 우주적 스케일의 천체물리학에 이르기까지 혁명적인 발전을 해오는데 단단하게 기초를 제공하고 이끌어 온 개념이라는 점이다.

    바로 이 개념을 활용하여서 현대 물리학에 든든한 기초를 제공했던 에미 뇌터를 재조명하고 있다. 반물질, 상대성이론, 표준모형, DNA의 이중나선, 중력과 블랙홀 등 모든 것을 가장 확실하게 꿰뚫게 하는 단 하나의 강력한 키워드가 대칭이라 한다.

    바로 이 대칭에 대해서 가장 도전적이면서도 가장 확실하게 진단하고 있는 교양 과학도서라 할 수 있다.

    우리 일반 독자들을 환상의 과학 대칭 세계로 초대하고 있다.

    매우 어려울 것 같지만 오히려 신기한 현상들과 역설, 그리고 저자의 재기 넘치는 유머가 존재하기 때문에 재미있게 접근할 수가 있다.

    바로 이것이다.

    좋은 책과의 만남, 그 만남을 통해서 새로운 것에 대한 자신만의 열정을 갖도록 만들고 있으니 이 좋은 책과의 만남을 최고의 기회로 삼고 더욱 노력해나가야겠다.

  • 나에게 우주가 다가왔다... | sm**g | 2015.06.18 | 5점 만점에 5점 | 추천:0
    재미있는 책이다. 맛깔나고 참 쫀득쫀득하다. 과학을 좋아하고 그 세계에 대한 애정을 가지고 있지만 우주물리학. 양자역학. 이런...

    재미있는 책이다. 맛깔나고 참 쫀득쫀득하다. 과학을 좋아하고 그 세계에 대한 애정을 가지고 있지만 우주물리학. 양자역학. 이런 분야는 일방적인 짝사랑이었을뿐... 가슴속까지 들어오는 깊은 이야기를 잘 해보지 못했었다. 내가 구애를 안한 것은 아니다. 어릴적부터 시작해서 지난 10년간 우리나라에 나온 우주물리학관련 저서들을 거의 다 사놓긴 했었다(차마 다 읽어봤단 말은 하지 못하겠다)


    책의 표지만 봐도 그렇게 사랑스러울수 없는 책들이 막상 읽기 시작하면 나의 애정을 배반하여 단어들은 줄을 이탈하여 산산이 흩어지고, 내 눈거풀은 자꾸 밑으로 쳐지기 시작한다... 쉽게 풀어서 쓴. 대중을 위한 과학책인데... 어떤 책은 너무 쉬워서 재미가 없고, 어떤 책은 내 집중력이 감당을 하기가 쉽지가 않았다. 다른 분야의 책들을 술술 읽어나가는 편인데... 과학을 좋아하는 마음과는 별개로 워낙 고등학교때부터 내가 물리.수학. 화학분야가 좀 약하긴 했었다...


    백미러 속의 우주는 딱 내가 지난 10년동안 읽은 두툼한 책들 중에서는 끝까지 읽은 유일한 책이라고 자신있게 말할수 있다. 뭐 정확히 말하면 '스핀'을 다루는 한 장은 그냥 지나쳐버렸다. '입자 맞받구기'라는 장은 절반 가량 읽었다. 그러나 그 것을 제외한 책의 85%는 끈질기게 읽었다.(내가 최근 10년간 두터운 책 중에서는 가장 나은 완독율이다 -물론 얇은 책들은 끝까지 읽은게 많다)


    이 책은 쉽게 설명한다. 다른 책들도 쉽게 설명하지만 이 책은 좀 더 쉽다. 그리고 상당히 체계적이다. 체계적이면서도 그리 많이 부담스럽진 않다. 저자가 아주 유머가 많은 사람이다. 그래서 책을 읽으면서 피식피식 웃게된다. 음 유머가 차지하는 비중이 책의 10-20%가량 (그러면 유머를 제외한 나의 완독률은 60%가량 ? - 허걱... 그것보단 더 읽은것 같은데...)


    거품우주가 어떤지, 평행우주가 어떤지. 끈이론이 어떠지, 블랙홀이나 빅뱅이 어떤지... 이 책을 읽고 나서도 완벽한 그림이 떠오르진 않는다. 이 책은 그런 주제들을 정면으로 다루는 책이 아니기 때문이다.(내가 잘 못 읽어서가 아니라, 이 책이 원래 그렇게 쓰여졌다) 저자는 물론 그런 부분에 관해 언급한다. 그리고는 아직은 확실하게 알려지진 않았다고 말한다. 블랙홀의 사건의 지평선을 넘어가는 동안 어떤 일이 벌어지는지를 무척 재미나게 쓴 책을 재미있게 읽은 적이 있는데(이 책은 끝까지 다 읽었다) 저자는 아직은 확실히 알지는 못한다고 말한다.


    그러니 이 책은 우리가 쉽게 양자역학과 우주론. 우주물리학을 이해할 수 있도록 쓰여지긴 했지만. 자신의 개인적인 의견을 이야기 하기 보다는 일반적으로 인정을 받는 이론체계에 대해서 설명을 하는 비교적 객관적인 방법으로 쓰여진 책이다. 확실하게 학계에서 받아들여지는 것은 확실하게 이야기하고, 아직은 확실하게 받아들여지지 않는 것은 많이 언급을 하지 않는다. 그러다보니 흥미거리로 책을 읽으려는 사람에게는 재미가 없을지도 모른다(책이 재미가 없는게 아니라,, 자신이 원하는 내용이 없어서)


    그러나 이 책은 참 잘 쓰여진 책이다.(내가 아는 한은 그렇다) 그래서 이런분야에 관심을 가진 사람들은 꼭 이 책을 읽어봤으면 좋겠다. 이 책을 먼저 읽은후 개개인의 주장이 담긴 책을 읽으면 일기가 한결 쉬울뿐만 아니라... 그런 책의 저자들이 하는 이야기를 어디까지 학계의 공통의견인지... 어디서부터가 그 책의 저자의 주장인지를 구별하기도 쉬울 것 같다. 현대까지 인류가 이룩한 지적 발달의 최전선을 맛보기에 참 좋은 맛있고 소화하기에도 비교적 편한 책이다.


    내가 자꾸 이 책이 그리 쉽지 않다는 말을 했는데.. 너무 쫄지 마시길... 내 수준이 그리 높진 않으니까... 좋아해서 많이 읽는 다는 것과 수준이 높다는 것은 좀 다른 이야기이다... 슬프게도... (방금 내가 이 서평을 적는 문체가 이 책의 저자의 문체를 많이 닮았다는것을 깨닳았다...^^ 음 이 책은 이런저런 이유로 상당히 매력적이다. 가격도 상당히 싼편이다-다른 책들보다. 게다가 무게도 덜 나간다. 부피도 덜해서 베게로 쓰기에는 한참 모자란다...)


    이 책이 흥미롭지만 약간은 어렵다고 말하는.. 내 수준이 어느 정도냐 하면... 이렇게 설명하면 되겠다. "영화 인터스텔라를 아주 재미있게 보고 같이 본 사람들이나 주위 사람들에게 침 튀기게 이야기를 했는데... 영화 인터스텔라에 대한 영화평을 물리학과 학생(아마도 학부생)이 쓴 것을 읽곤 얼굴이 색깔이 싹- 빈혈색으로 바뀌었다... 내가 위에서 어려워서 짝사랑만 하지 제대로 못 읽얶다고 한 책을 그 학생은 고등학교때 잠시 읽곤 말았다고 했기 때문이다..." 내 수준은 딱 그런 수준이다. 너무 어렵게 생각 마시길... ^^

     

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