2,500년 동안의 물리학 혁명들, 세계관의 혁명들

『시민의 물리학』은 물리학과는 별로 인연이 없는 보통 사람들에게 물리학의 기본 지식을 알기 쉽게 설명하는 게 핵심 목표인 정통 물리학 책이다. 다만 어려운 이론과 법칙, 복잡한 수식이 아니라 물리학으로 대표되는 과학의 역사를 통해 설명한다. 더불어 지금까지의 물리학을 세워온 인류의 지성들이 ‘당대 진리’에 대한 비판적 생각과 합리적 의심이 없었다면, 상식에 반하는 기상천외한 발상에 개방적이지 않았다면 지금의 물리학과 과학은 결코 없었음을 생생히 보여준다. 물리학은 2,500년 전 그리스 자연철학에서 시작해 몇 번의 ‘혁명’을 거쳐 현재에 이르렀다. 과학이 혁명을 거치면서 세상 보는 눈을 바꿀 때마다 인류는 세상 보는 눈을 변화시켰다. 과학 발전의 역사는 곧 혁명의 역사라고 할 수 있다. 『시민의 물리학』은 고대 그리스에서 뉴턴의 고전역학을 거쳐 상대성이론과 양자역학, 최근의 복잡계 과학까지 물리학으로 대표되는 과학의 혁명적 발전을 따라가면서 물리학에 대해 기본적으로 이해할 수 있도록 하고, 물리학 역사의 ‘혁명’적 관점을 짚어가면서 시민인 우리가 과학정신을 갖춰야 하는 이유와 그럴 수 있도록 실마리를 제시한다.

연구실뿐 아니라 생명을 일구는 들녘에서, 그리고 달리는 고속버스 안에서 시간을 많이 보내는 물리학자다. 20세기까지는 몇몇 동료들과 함께 이론물리학의 기초적인 문제들을 탐구하는 것을 최대 가치로 여기며 대부분의 시간을 연구실과 강의실에서 보냈다. 그러나 대전환기인 21세기에 자본주의의 중심부인 미국에서 세상의 갖가지 문제들을 목격하면서 자본주의를 극복하고 자연과 인간이 서로 공생하는 건강한 세계를 만드는 데 미력이나마 바치기로 결심했다. 지금은 자연에 더 다가갈 수 있는 농촌에 살면서 물리학을 디딤돌삼아 삶과 학문이 조화를 이루며 자유로운 개인들이 공감하고 협력하는 대안대학 공간을 만드는 일에 전념하고 있다. 어렵고 딱딱한 물리학이 사실은 매우 재미있는 학문일 뿐 아니라 우리의 삶과 밀접한 관계가 있으며, 대안사회를 만드는 데 매우 중요한 학문임을 대안대학 학생들과 시민들에게 소개하고, 스스로도 차가운 머리뿐 아니라 뜨거운 가슴으로 세계를 이해하고 또 변화시키는 데 작은 힘을 보태고 있다.
고려대학교 물리학과를 졸업하고 동대학원에서 통계물리학으로 박사학위를 받은 후 서남대학교 교수가 되었지만, 사직한 후 미국 일리노이대학교(어바나-샴페인) 앤소니 레겟Anthony Leggett(2003년 노벨물리학상 수상) 그룹에서 3년간 방문연구원으로 활동했다. 귀국한 후에는 우리나라 최초의 대안대학인 함양의 녹색대학교에 합류했다. 학생들을 가르치면서 농사를 짓고, 물리학뿐 아니라 동양고전, 철학, 생태에 대해 공부하고 있으며, 전북대학교에서 강의를 한다. 그리고 2015년 서울에서 개교한 지식순환협동조합(지순협) 대안대학에 참여하고 있다.
녹색대학교에서는 기초교양과정을 담당하면서 ‘물질과 생명’, ‘천지인’, ‘대안문명의 탐색’ 등을 강의했고, 지순협 대안대학에서는 ‘물질과 우주’, ‘엔트로피와 생명’, ‘지구적 위기와 적녹보라 패러다임’ 등의 강의를 진행하고 있으며, ‘생명, 혼돈의 가장자리에서’ 등 일반인들을 대상으로 여러 차례 대중강의를 진행했다.

추천의 글
◆ 물리학을 이해하는 데 도움 줄 단단한 디딤돌 | 장회익(서울대학교 물리학과 명예교수)
◆ 깊은 생각, 삶의 성찰로 이끄는 과학책 | 최무영(서울대학교 물리천문학부 교수, 《최무영 교수의 물리학 강의》 지은이)
◆ 문과, 이과를 넘어 시민의 교양으로 | 강내희(지식순환협동조합 대안대학 학장)
◆ 인문학과 정통 물리학의 재미있는 만남 | 박인규(서울시립대학교 물리학과 교수)

저자의 글

여는 글 - 과학, 새로운 세상을 꿈꾸는 시민의 반려 학문
왜 시민인가?˙ / 세상을 보는 눈이 바뀌는 배움 / 모든 곳에 통하는 보편성˙/ 상식을 뒤집으며 앞으로 나아가는 물리학˙/ 자연을 통합해온 물리학˙/ 대립을 넘어서는 물리학 / 밀고 당기면서 함께 나아가는 과학˙/ 모든 기술이 꼭 필요한 걸까?

1장 드디어 과학이 시작되다 - 그리스 자연철학
탈레스, 과학의 시작˙/ 변화에 대해 생각하는 헤라클레이토스와 파르메니데스˙/ 피타고라스는 말한다, 세상은 모두 수!˙/ 뭔가 익숙한 숫자 7 / 그리스 시대의 원자론, 현대과학을 여는 열쇠가 되다 / 수학에서 세계의 본질을 찾아 헤맨 플라톤˙/ 모든 것에는 목적이 있다는 아리스토텔레스의 생각/ 물리법칙을 아름답게 표현한 아르키메데스의 시도

2장 위대한 거인의 어깨 위에 우뚝 선 뉴턴 - 고전물리학의 시작
지구가 움직인다, 코페르니쿠스˙/ 별과 행성에 관한 세 가지 법칙, 케플러 / 좌표계란 엄청난 도구, 데카르트˙/ 최초의 근대 과학자, 갈릴레이 / 뉴턴 있으라 1 미래는 결정되어 있다! / 뉴턴 있으라 2 하늘과 땅은 똑같은 세상˙/ 또 하나의 클래식, 고전역학˙/ 뉴턴의 운동법칙 세 번째 / 뉴턴 법칙의 확장, 운동량과 에너지˙/ 드라마틱한 성공과 골치 아픈 실패˙/ 남은 문제들˙/ 커져가는 뉴턴 역학에 대한 반발˙

3장 전기와 자기, 빛의 정체를 밝히다 - 전자기학의 탄생
빛은 입자인가? 파동인가?˙ / 이중틈새에 의한 간섭실험이 증명한 ‘빛은 파동이다!’˙/ 전기력과 자기력˙/ 패러데이가 발명한 전기장과 자기장 / 전기는 자기를 만들고, 자기는 전기를 만들고…˙/ 맥스웰, 전자기학을 완성하다˙/ 빛의 정체를 밝히다˙/ 인간은 볼 수 없는 빛 / 새로운 물리학의 징조˙/ 우리의 19세기를 돌아보며

4장 상대성이론이 세상을 뒤집어놓다 - 현대물리학의 시작
이것은 빨간 장미야˙/ 갈릴레이의 상대성원리˙/ 빛은 어떻게 전파되는 걸까?˙/ 빛의 속력은 언제나 같고, 시간과 공간 모두 상대적이다 / 갈릴레이와 무엇이 다른가?˙/ 3차원 공간에서 4차원 시공간으로 / 세상에서 가장 유명한 공식˙/ 일반상대성이론을 만들어낸 가장 즐거운 상상˙/ 시공간은 평평하지 않다˙/ 중력이란 시공간의 구부러짐˙/ 일식이 보여준 드라마틱한 중력˙/ 쪼그라드는 우주는 용납할 수 없다!˙/ 우주는 팽창한다˙/ 죽음의 별 블랙홀˙/ 고독한 아인슈타인˙

5장 이상한 나라의 양자역학 - 현대물리학의 또 한 축
최초의 양자물리학자 플랑크˙/ 다시 시작된, 빛은 입자인가? 파동인가? / 원자가 실제로 존재한다!˙/ 믿기 힘든 이상한 생각˙/ 빛만 파동? 입자도 파동!˙/ 불확정성원리와 고전물리학의 붕괴˙/ 양자역학을 반석 위에 올린 또 하나의 방정식˙/ 양자역학에 확률을 도입한 보른˙/ 원자 속 어딘가에 전자가 분포할 확률은?˙/ 수소 말고 다른 원자들은?˙/ 새롭게 등장한 스핀 / 물리학을 둘러싼 보수파와 진보파˙/ 알쏭달쏭한 상보성원리˙/ 양자역학과 특수상대성이론의 만남 / 원자 속으로 들어가다˙/ 대통일을 위한 꿈˙/ EPR 역설, 아인슈타인의 반격˙/ 살아 있기도 하고 죽어 있기도 한 슈뢰딩거의 고양이 / 양자역학을 둘러싼 오해˙

6장 혼돈과 복잡성까지 끌어안은 물리학 - 복잡계 과학의 또 다른 혁명
혼돈의 조건 나비효과 / 비선형과 토끼의 운명˙/ 부분 속의 전체 / 수많은 개별 입자로 이루어진 세계˙/ 열역학과 통계역학˙/ 열역학의 세 가지 법칙˙/ 엔트로피와 질서˙/ 시간은 왜 미래로만 흐르는가?˙/ 열린시스템에서 저항하는 존재들˙/ 질서도 혼돈도 아닌 복잡계˙/ 임계점을 지나 스스로 만들어내는 질서˙/ 대표적 복잡계, 생명˙/ 새로운 과학혁명˙

닫는 글 - 시민의, 시민에 의한, 시민을 위한 과학
과학혁명 그 이후˙/ 과학자의 역할˙/ 자본주의와 과학기술˙/ 시민과학자, 우리 모두 삶의 혁명으로˙

주석과 참고문헌
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