어쩌면 심오하고 어쩌면 뜬금없는 제목이 아닐 수 없다. ‘도대체’는 질문할 때 사용하는 표현이다. 잘 알 수 없는 것, 알 듯 말 듯 애매한 것을 물어볼 때 흔히 도대체를 붙인다. ‘도대체 삶이란 무엇인가?’, ‘도대체 인생이란 무엇인가?’

과학은 증명을 통해 명확한 결론을 추론하는 학문이다. 하지만 정말 그럴까? 모든 과학이 명확할까? 우리가 안다고 생각하는 ‘과학’의 많은 주제들을 우리는 설명할 수 있을까? 예를 들어 ‘도대체 에너지란 무엇인가?’, ‘도대체 인공지능이란 무엇인가?’, ‘도대체 엔트로피는 무엇인가?’, ‘도대체 전자란 무엇인가?’ 등등을 명확히 과학적 잣대를 대어 설명할 수 있는가이다. 이 책은 우리 일상과 떼려야 뗄 수 없는 과학의 중요한 질문들을 주제로 한, 과학재단 KAOS의 2019년 가을 강연 ‘도대체’를 엮은 것이다. 각 분야의 전문가들이 펼친 근원적인 질문들에 대한 답이 담겨 있다.

경희대학교 물리학과 교수. 예술을 사랑하고 미술관을 즐겨 찾는 ‘다정한 물리학자’. 카이스트에서 물리학으로 박사학위를 받았고, 독일 막스플랑크연구소 연구원, 도쿄대학교와 인스부르크대학교 방문교수 등을 역임했다. 주로 양자과학, 정보물리를 연구하며 70여 편의 SCI 논문을 게재했다. tvN [알쓸신잡 시즌 3], [금요일 금요일 밤에] 등에 출연했고, [동아일보], [경향신문] 등에 연재를 했으며, 아시아태평양이론물리센터 APCTP의 과학문화위원장을 역임하는 등 과학을 매개로 대중과 소통하고 있다. 저서로 『김상욱의 양자 공부』, 『떨림과 울림』, 『김상욱의 과학 공부』 등이 있다.

머리말 / 4

LECTURE 01 어떤 숫자: 에너지에 관하여 - 이강영

에너지란 도대체 무엇인가? / 16 에너지(개념)의 역사 / 17 열, 전자기파, 에너지보존법칙 / 22 에너지를 절약한다는 것은 무엇인가 / 26 일, 에너지, 일률 / 29 상대성 이론: 질량도 에너지다 / 32 패널 토의 / 39 질의응답 / 46



LECTURE 02 인공지능과 로봇 지능: AI and Robot Intelligence - 다니엘 리

인공지능 대 자연지능 / 50 사물인지 능력 / 52 인공 뉴런 / 57 매니폴드 이해하기 / 61 지능이 있는 로봇 만들기 / 64 새로운 로봇 지능 휴머노이드 / 67 패널 토의 / 70 질의응답 / 80



LECTURE 03 엔트로피 : 티끌 모아 태산을 이해하는 법 - 김범준

현재를 알면, 미래를 알 수 있다 / 84 고전역학과 통계역학의 다른 점 / 88 티끌을 모아 태산을 이해하기 / 89 동전 1,000개가 들어 있는 주머니 / 92 엔트로피 증가의 법칙 / 95 볼츠만의 엔트로피 정의 / 99 엔트로피 증가 법칙의 또 다른 조건 / 102 자연스럽다는 게 뭘까? / 103 패널 토의 / 108 질의응답 / 118



LECTURE 04 전기와 자기가 만났을 때: 자석에 전류를 흘리면? - 김갑진

전기와 자기의 등장 / 122 마법에서 화학으로 바뀌다 / 124 아인슈타인의 상대성이론 / 127

전기가 흐른다는 건 도대체 무엇이 흐른다는 말인가? / 129 N극과 S극은 어디서 나오는 것일까? / 131 트랜지스터의 발명 / 133 왜 전기와 자석을 따로 생각할까? / 134 자석도 전류의 영향을 받는다? / 136 패널 토의 / 141 질의응답 / 151



LECTURE 05 성sex: 성이라는 수수께끼 - 조세형

왜 고비용이 드는 유성생식을 할까? / 157 그럼에도 유성생식이 가지는 이점이 있다? / 163 천문학적인 다양성을 가진 유성생식 / 166 돌연변이 / 168 무성생식의 비용 / 171 종간 경쟁에 따른 공진화 현상 / 173 패널 토의 / 177 질의응답 / 185



LECTURE 06 성장과 노화의 연결고리 - 류형돈

늙는다는 것은 무엇인가? / 190 우리를 늙게 하는 것들 / 194 세계의 장수 마을 / 197 식사량, 호르몬 그리고 노화 / 200 진화론으로 풀어보는 노화 이야기 / 205 패널 토의 / 208 질의응답 / 216



LECTURE 07 내가 보는 세상, 뇌가 보는 세상 - 심원목

뇌가 보는 세상 / 220 인간의 시각 영역 / 224 우리가 본다는 것은? / 226 뇌가 일으키는 착시들 / 230 물체를 물체로 인식한다는 것 / 232 ‘무엇’이 ‘어디’에 있는가? / 235 패널 토의 / 237 질의응답 / 245



LECTURE 08 도대체 시간이란 무엇인가? - 김상욱

시간의 본질은 무엇인가? / 250 인지혁명 / 253 시간의 정의 / 256 시간의 화살 / 261 새로운 시대, 전자기 혁명 / 265 패널 토의 / 274 질의응답 / 281



LECTURE 09 무한에서 시작하는 수수께끼 - 한상근

도대체 무한이란 무엇일까? / 284 힐베르트 호텔 : 자연수 집합 / 285 수직선 : 실수 집합 / 288 연속체 가설 / 290 러셀의 역설과 괴델의 불완전성 원리 / 292 너무도 이상한 수학 / 295 패널 토의 / 299 질의응답 / 307



LECTURE 10 과학, 세계를 이해하는 그 특별한 방식에 관하여 - 천현득

과학자인가 철학자인가? / 310 도대체 과학은 무엇인가? / 313 세계를 이해하는 특별한 방식인 과학 / 315 시험가능성 & 설명 유관성 / 318 대안적인 설명 이론들 / 321 과학의 성공 비결-과학의 방법론 / 323 과학의 성공 비결-과학의 사회계약 / 329 패널 토의 / 333 질의응답 / 347



그림 출처 / 350

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