노벨상으로 본 과학과 창의성

창의적인 생각을 통하여 이룬 인류사의 위대한 업적 100선

최완섭 , 이영미 지음

북랩 2018년 05월 14일 출간 국내도서 : 2018년 04월 06일 출간

작품소개

책소개

더 넓은 시야로 더 멀리 보려면 거인의 어깨 위에 올라서라!
노벨 과학상 수상자 100인의 연구 성과를 알기 쉽게 설명한 과학 에세이

현대사회를 살아가는 우리에게 현대 과학에 대한 이해와 과학적 창의성은 인문학적 소양인 상상력만큼이나 중요한 요소이다. 우리가 매일 사용하는 스마트폰이나 자동차, 가전제품 등은 어느 날 갑자기 나타난 것이 아니라, 수많은 과학자의 오랜 기간에 걸친 연구 활동의 산물이다. 수백 년 동안 누적된 과학의 역사를 우리는 한손에 쥐고 있다고 해도 과언이 아닐 것이다.
이 책의 저자는 여러 학술 행사에서 후버, 킵손, 카지타, 나카무라, 코스털리치, 그로스, 스무트, 후프트 등 20여 명의 노벨상 수상자의 연구에 대한 이야기를 접하고, 노벨상 수상자들과의 개인적인 대화를 통해 그들의 연구에 더 깊은 관심을 갖고 이 책을 쓰게 되었다. 이 책은 우연히 다른 과학자의 논문을 읽다가, 또는 지도교수와 함께 연구를 진행하다가, 또는 의도하지 않았으나 우연히 맺게 된 실험 결과 등을 통하여 훌륭한 성과를 이끌어낸 재미있는 이야기들로 가득하다. 1970년대부터 최근까지 노벨 생리의학상, 화학상, 물리학상 등을 수상한 수상자 100인의 연구 내용이 누구나 이해할 수 있도록 쉽게 설명되어 있다.
수상자들의 자유로운 상상력을 바탕으로 반짝이는 아이디어를 생각해내는 창의성을 접하면서, 노벨상 수상자의 생각과 열정을 간접적으로 경험할 수 있을 것이다. 이 책을 읽다 보면, 이제 과학적 산물들 없이는 하루도 삶이 가능하지 않은 것처럼 보이는 우리 독자들도 ‘거인의 어깨’ 위에 올라서서, 손끝의 스마트폰을 바라보며 나름의 상상력을 펼치며 하루를 시작하게 될 것이다.

목차

머리말 … 4

선천적 면역반응
면역 … 11
TLR … 12

텔로미어와 텔로머레이스
텔로미어 … 15
텔로머레이스 … 16

면역결핍 바이러스
바이러스 … 20
레트로 바이러스 … 21

유전자 주입
유전자 변형 … 25
배아 줄기세포 … 26

RNA 간섭
유전자 조작 … 29
메신저 RNA … 30

세포 주기의 조절 인자
세포 주기 … 34
인산화 효소 … 35

산화질소와 심혈관 질환
내피세포 … 39
산화질소 … 40

면역방어 체계의 특이성
혈액 … 44
면역 특이성 … 45

초기 배아의 유전적 조절
초기 배아 … 49
혹스(Hox) 유전자 … 50

가역적인 단백질 인산화
단백질 … 53
단백질 인산화 … 54

세포의 정보교환
세포 … 58
이온 채널 … 59

암을 유발하는 종양 유전자
악성 종양 … 62
분자 식별자 … 63

시각정보화 과정
뇌 … 66
미세전극 … 67

초고해상도 형광 현미경
광학 현미경 … 70
형광 현미경 … 72

다중 척도 모델
현대 화학 … 75
QM/MM … 77

G-단백질 결합 수용체
수용체 … 80
아드레날린 수용체 … 81

리보솜의 구조와 기능
유전 정보의 보관 … 84
리보솜 … 85

녹색 형광 단백질의 발견
형광 해파리 … 88
형광 꼬마선충 … 89

유비퀴틴에 의한 단백질 분해
단백질 분해 … 92
유비퀴틴 … 93

세포막의 물 통로
이온 통로 구조 … 96
물 통로 … 98

단백질의 3차원 구조
핵자기 공명 분광법 … 101
단백질의 구조 … 102

ATP 합성효소 구조
ATP … 106
ATP 합성효소 … 108

오존의 생성과 분해
오존 … 111
오존 구멍 … 112

광합성 단백질 구조
광합성 … 116
단백질 복합체 … 117

중성미자 진동
중성미자 … 120
중성미자 검출 … 121

청색 발광 다이오드
발광 다이오드 … 124
청색 LED … 125

개별 양자계의 측정
양자 상태 … 129
양자 중첩 … 130

우주의 가속 팽창
우주론의 변화 … 133
SN1a 초신성 … 134

거대 자기저항
하드디스크 … 137
GMR … 139

우주 배경복사
빅뱅 … 142
미세한 온도 차이 … 143

레이저 정밀분광학
모드 잠김 … 147
광주파수 빗 … 148

강력이론과 점근적 자유성
네 가지 기본 힘 … 151
점근적 자유성 … 153

3He의 초유체성
동일한 바닥 양자 상태 … 156
초유체성의 이해 … 157

반도체 헤테로 구조
반도체 … 160
이종접합 구조 반도체 … 161

양자역학적 전자약력
전자약력의 통일 … 164
자발적 대칭성 깨짐 … 165

양자 유체
양자 홀 효과 … 169
분수양자 홀 효과 … 171

레이저 원자 냉각
원자 포획 … 174
도플러 냉각 … 175

3He의 초유체성 발견
초유체 … 179
3He의 초유체성 관찰 … 180

타우 입자
물질을 구성하는 입자 … 184
타우 입자의 발견 … 185

다중선 입자 검출기
기본 입자의 탐구 도구 … 189
거품 상자의 보완 … 190

쿼크의 발견
원자의 이해 … 194
원자 모형의 위기 … 196

중성미자
유령입자 … 199
수수께끼의 입자 … 200

고온 초전도체
초전도체 … 204
세라믹 초전도체 … 205

전자약력
전자기력과 약력 … 208
W입자와 Z입자의 발견 … 210

우주 대폭발 잔해
대폭발 … 213
대폭발의 잔해 … 214

새로운 소립자
기본 입자 … 217
J/Psi 입자 … 218

양자 터널 효과
터널링 효과 … 221
반도체 초전도체의 터널 효과 … 223

참고 사이트 … 225

책 속으로

우리는 지하철에서 보내는 단 몇 분의 시간에도 수많은 박테리아, 바이러스, 균류, 기생충 등의 병원성 미생물이 지속적으로 위협하는 위험한 세상에 노출되어 있다. 병원균이 우리 몸을 공격하면 우리의 면역체계가 방어하게 된다. 면역체계는 일차적으로 세균이나 바이러스에 저항하는 선천성 면역과, 선천성 면역이 효과를 보지 못했을 경우 가동되는 후천성(적응) 면역으로 크게 구별할 수 있다. (중략) 면역에 대한 초기의 연구들은 후천성 면역에 초점을 맞추고 진행되어 왔다. 그러나 1989년 제인웨이(Janeway)는 선천성 면역이 제대로 작동하지 못하면 초기 방어에 문제가 생기고, 후천성 면역도 효과적으로 작용하지 않는다고 주장했다. 이를 통해 과학자들 사이에 선천성 면역에 대한 관심이 생겨나, 선천적 면역반응 과정과 후천적 면역 사이의 연결에 대한 연구가 시작되었다. 대표적인 사례로 호프만(Hoffmann)과 보이틀러(Beutler)의 연구가 있다.
- 선천적 면역반응, 11~12페이지.

1988년 그륀베르크(Grünberg)는 자성체인 철과 반자성체인 크롬을 수 ㎚의 두께로 번갈아 증착한 초격자 다층 박막에 전류를 흘려주면, MR의 수십 배에 이르는 매우 큰 전기저항이 생기는, 이른바 GMR 현상을 발견했다.
GMR의 중요성은 컴퓨터 하드디스크의 저장 용량이 커지면서 더욱 커지고 있으며, 지금도 전 세계에서 수많은 사람이 그 혜택을 누리고 있다. 예를 들면 저장 용량이 커지려면 더 작은 영역에, 더 약한 자기장으로 정보를 저장해야 한다. 그런데 그 정보를 읽어내려면 그만큼 작은 차이를 정확히 읽어낼 수 있는 민감한 판독 장치가 필요하다. 따라서 GMR 효과가 꼭 필요하다.
- 거대 자기저항, 139페이지.

우주 배경복사를 지상에서 관측할 때, 우주에서 날아오는 수 센티미터 파장의 마이크로파는 지구 대기권 분자에 일부 흡수되어 정확한 관측이 어려웠다. 코비 위성이 발사되기 전인 1980년대 후반에는 소형 로켓을 발사해서 대기권 밖에서 우주 배경복사를 측정하려는 시도도 있었다. 하지만 큰 성과를 거두지는 못했다.
스무트(Smoot) 등은 1970년대에 우주 배경복사를 검증할 목적으로 우주의 마이크로파 관측용 인공위성 프로젝트를 제안했다.
- 우주 배경복사, 143페이지.

작가정보

저자(글) 최완섭

저자 최완섭
연세대학교, 한국교원대학교, 미국 뉴멕시코주립대학교에서 공부하였고, 물리교육으로 박사학위를 취득하였다. 인천과학고등학교, 한국교원대학교, 춘천교육대학교, 경인교육대학교 등에서 강의하였고, 현재 선인고등학교와 인하대학교에서 강의하고 있다.
저서로는 『창의성과 과학의 만남』, 『고급물리』, 『융합 물리학』, 『고교생을 위한 물리학』, 『청소년을 위한 물리학』, 『탐구형 물리실험 Ⅱ』, 『영재들의 물리노트Ⅰ,Ⅱ』, EBS 방송 교재 외 다수가 있다.

저자(글) 이영미