수학으로 보는 우주

중고등학교 수학으로 우주의 핵심을 계산한다

뉴턴프레스 , 소후에 요시아키 (집필) 지음

아이뉴턴(뉴턴코리아) 2019년 10월 31일 출간 종이책 : 2019년 10월 15일 출간

작품소개

책소개

수학이 없다면 우주도 없다

우주와 천체의 아름다움이 가득 담긴 천체 사진은 우리 모두를 감동시키기에 충분하다. 그러나 동시에 그 불가사의한 모습은 여러 가지 의문을 떠올리게 하기도 한다.
‘그 천체는 얼마나 멀리 있으며 실제 크기는 어느 정도일까?’
‘구조는 어떠하며 어째서 그런 모양이 되었을까?’
‘과연 무엇으로 이루어져 있을까?’
‘언제 생겼으며 어떻게 진화해 왔을까?’
이러한 여러 가지 의문에 답하는 것이 바로 천문학이다.
이들 의문에 답하기 위해서는 먼저 거리와 크기, 질량, 나이, 또는 에너지와 속도 등 ‘물리량’을 수치로 파악해야만 한다. 숫자로 표현되지 못하는 사물은 아무리 이해하려고 해도 제대로 할 수 없으며, 결국 헛된 이야기나 공상에 그쳐 버린다.
이 책에서는 여러 가지 천문 현상에 대해 먼저 그 물리적 이치를 알기 쉽게 설명한다. 그리고 그들을 나타내는 물리량이 어떻게 측정되고 계산되는지에 대해 예를 들면서 소개한다. 계산은 대부분 곱셈이나 나눗셈으로 되어 있는데, 다소 어려운 미적분 등도 종종 나온다. 그러나 대략적인 의미를 파악할 수만 있다면, 세세한 부분에 얽매이지 말고 건너뛰어 앞으로 나아가기 바란다.
각각의 장은 대략 지구로부터의 거리에 따른 순서로 구성되어 있다. 하지만 반드시 순서를 따를 필요 없이 각자 흥미를 느끼는 천체나 현상부터 읽어도 된다. ‘좀 더 알고 싶다!’라는 이름의 보충 학습 자료 코너도 마련해, 쉬면서 읽을 수 있는 주제를 다루었으니 함께 익히기 바란다.

목차

서문
우주의 전체 모습 / 천문학에서 중요한 세 가지의 양

1장 태양계
지구의 반지름 / 지구의 질량을 쉽게 구하는 방법 / 달까지의 거리 / 지구의 질량 / 달의 질량 / 태양까지의 거리와 반지름 / 태양의 질량 / 태양의 광도와 온도 / 태양의 수명 / 행성의 궤도 반지름 / 행성의 온도, 생명 생존 가능 영역 / 태양계의 끝

2장 별과 성간 공간
항성과 HR도 / 별의 등급과 거리 / 가까운 별까지의 거리 / 먼 별까지의 거리 / 별의 질량 / 성단까지의 거리 / 별의 수 / 별의 질량 함수와 광도 함수 / 블랙홀의 반지름

3장 성간 물질과 별의 형성
성간 물질 / 별의 형성 / 별이 태어나는 환경 / 중력 불안정성 / 여러 가지 불안정성 / 천체의 파동 현상 / 전리 수소(H II) 영역 / 별의 일생과 초신성 / 초신성의 잔해 / 충격파

4장 우리은하
은하수의 모습 / 우리은하 중심까지의 거리 / 태양의 공전 주기 / 우리은하의 질량 / 암흑 물질의 질량 / 우리은하의 질량 분포 / 우리은하의 지도를 그린다 / 우리은하 중심의 활동과 폭발 / 우리은하 중심의 대폭발 / 우리은하 중심의 블랙홀 / 우리은하의 자기장

5장 은하 (외부 은하)
은하의 형태 분류 / 은하의 거리 / 은하단의 거리 / 안드로메다은하의 질량 / 나선팔 ① : 팔이 생기는 메커니즘 / 나선팔 ② : 팔이 밝게 빛나는 이유 / 나선팔 ③ : 막대 나선 은하와 별의 형성 / 은하의 활동 ② : 우주 제트 / 은하와 별의 최소 질량 / 은하단의 질량

6장 우주
거대 블랙홀의 반지름 / 블랙홀의 에너지 / 우주 전체의 반지름과 부피 / 우주의 질량 / 우주의 나이 / 동적인 우주 / 우주를 되돌아보자

출판사 서평

헤친다.

(9) 태양계의 모든 것(개정 신판으로 대체 / 28 참조)

(10) 인체를 지배하는 메커니즘
유전자가 말하는 ‘삶과 죽음의 시나리오’, 인체를 움직이는 혈관과 혈액의 역할, 각종 건강 정보와 차세대 질병 치료법 등, 인체의 작동 메커니즘을 첨단 과학으로 점검한다.

(11) 주기율표
오묘한 비밀에 싸인 자연계도 사실은 놀랄 만큼 단순한 메커니즘으로 이루어져 있다. 주기율표의 구성 원리와 111개 원소의 속성을 철저하게 입체 분석해 화학의 비밀을 정복한다!

(12) 공룡의 시대
육식 공룡 34종, 거대 초식 공룡 100종에 대한 철저 분석과 정교한 일러스트레이션, 그리고 공룡의 모양, 피부색, 습성, 행동 양식 등의 학술적 연구 성과 소개 등, 공룡의 모든 것을 이 책 한권에 담았다!

(13) 물의 사이언스
물은 바다를 만들고, 생명을 길러 왔다. 물의 다양한 성질, 물과 생명의 관계, 생명의 고향인 바다의 신비, 바다의 환경과 첨단 테크놀로지를 새로운 관점에서 탐구한다.

(14) 몸과 질병
우리 몸 속의 각 장기의 모습과 기능, 그들의 부조화로 생기는 질병과 치료의 메커니즘을 분석한다. 또 몸이 말하는 건강함과 질병의 신호, 과학 기술로 전개되는 미래 의학도 소개한다.

(15) 생명이란 무엇인가?
생명체는 38억 년 전에 어떻게 태어나, 어떻게 진화해서 오늘날에 이르렀을까? 생명의 장구한 변천 과정과 살아가는 메커니즘을 생생한 시각 자료와 전문가의 해설로 파악한다.

(16) 날씨와 기상
비와 눈은 왜 내리고 바람은 왜 부는가? 동북아시아의 기상은 무엇으로 결정되는가? 기상 관측은 어떻게 이루어지는가? 우리 생활과 밀접한 날씨와 기상의 모든 것을 풍부한 시각 자료로 설명한다.

(17) 이온과 원소
전류의 흐름, 뇌의 자극 전달, 음식물의 소화 등, 이온은 우리의 삶에 깊이 관여하고 있다. 이온의 기본과 화학 반응의 구조, 이온의 최첨단 연구, 그리고 화학의 또 다른 바탕인 원소의 기원을 집중 탐구한다.

(18) 우주의 형상과 역사
빅뱅부터 현재까지, 우주는 어떻게 변해 왔을까? 137억 년의 오랜 세월 동안 우주에서 어떤 사건이 어떻게 일어났는지를 최신 정보를 바탕으로 분석한다. 최신 이론과 관측 데이터를 바탕으로 한 ‘우주의 형상’도 소개한다.

(19) 별자리와 우주
우리가 보는 밤 하늘의 주인공은 우리은하의 별과 별자리와 태양계의 천체들이다. 별과 우

작가정보

저자(글) 뉴턴프레스

저자 : 소후에 요시아키 (집필)
일본 도쿄 대학 명예 교수, 이학 박사. 도쿄 대학 이학부 천문학과 졸업. 주요 연구 주제는 전파 천문학, 은하 천문학 등.

저자(글) 소후에 요시아키 (집필)