태어난 김에 물리 공부

한번 보면 결코 잊을 수 없는 필수 물리 개념

커트 베이커 지음 | 고호관 옮김

윌북 2024년 06월 14일 출간 종이책 : 2024년 06월 14일 출간

작품소개

책소개

시원시원하게 한눈에 들어와 박히는, 혁신적인 그림 과학책
기술과 과학의 시대, 나의 과학 문해력을 책임져줄 기초 교양 과학 시리즈 ‘그림으로 과학하기’ 물리 편

『태어난 김에 물리 공부』는 물리학의 핵심 개념을 그림으로 설명한 책이다. 수많은 텍스트를 한 장의 이미지로 압축하고 꼭 필요한 설명을 쉽고 간결하게 곁들였기 때문에 집중력이 흐트러질 틈 없이, 꼭 알고 싶었던 물리 개념을 순식간에 머릿속에 새겨넣을 수 있다. 그림으로 정리한 개념은 쉽게 잊히지 않는다.
『태어난 김에 물리 공부』는 ‘그림으로 과학하기’의 물리 편이다. ‘그림으로 과학하기’는 과학은 글이 아닌 그림으로 공부해야 한다는 접근법의 전환에서 나온 시리즈다. 인구의 절반 이상은 글보다 그림으로 배우는 시각적 학습자라고 하며, 특히 과학은 시각적 학습을 할 때 효율적인 과목이다. 지금까지 읽고 듣는 방식으로 과학을 공부하며 어려움을 겪었던 사람, 자신은 과학 머리가 없다고 느껴왔던 사람에게 새로운 길을 제시할 것이다.
특히 성인 ADHD나 집중력 문제를 겪고 있는 사람들을 과학의 늪에서 구해줄 책이다. 선명한 색을 활용한 고퀄리티 인포그래픽, 중요도에 따라 시선의 흐름을 유도한 배치, 짧고 친절한 원포인트 설명으로 관심이 흐트러질 틈 자체를 주지 않고 필요한 정보를 바로 찾아갈 수 있게끔 설계되어 있다. 집중력을 도둑맞은, 10초 내에 원하는 정보가 제공되지 않으면 견딜 수 없는 사람이라면 이 책만큼 적절한 과학책이 없을 것이다.
NASA 저널 기고자이자 오랫동안 학교에서 물리를 가르쳐왔던 저자가 뉴턴의 법칙부터 양자역학, 천체물리학까지 꼭 짚고 넘어가야 할 물리 개념들을 엄선해서 담았다. 이 책 한 권이면 중·고등학교 교과과정에서 다루는 물리의 핵심을 정리하는 것은 물론이고, 최신 물리 이슈도 거뜬히 이해할 수 있게 된다. SF 작가이자 환경안전공학과 교수 곽재식은 “그림을 구경하기만 해도 지식의 빈 공간이 채워진다”며, 그 과정에서 “평소에 자주 쓰지만 무슨 뜻인지 정확히 몰랐던 개념을 깨닫게 되면 그렇게 짜릿할 수가 없다”고 이야기했다. 그 짜릿함을 독자들도 느껴보길 바란다. 과학으로 돌아가는 세상에 태어났으니, 이왕이면 과학을 아는 사람으로 살아보자.

목차

서문

1 힘
힘이란 무엇일까?
접촉력
비접촉력
뉴턴의 법칙
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2 직선운동
입자의 위치
입자의 운동
운동 그래프
등가속도 운동
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3 회전운동
회전운동의 사례
원운동
궤도운동
회전운동과 동역학
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4 보존 법칙
보존 법칙의 종류
닫힌계
충돌
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5 전기
전하와 전기의 이동
전류와 전압, 저항
전기 회로
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6 장과 힘
장과 장의 영향
중력장
자기장과 전기장
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7 전자기학
페러데이의 유도법칙
전자기 유도
에너지의 손실과 전달
전자기 복사와 스펙트럼
전자기 스펙트럼
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8 파동
진폭과 진동수, 주기
단순 조화 진동
진행파
파동의 성질
간섭과 정상파
도플러 효과
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9 광학
반사의 법칙
굴절과 스넬의 법칙, 내부 전반사
광학을 이용한 과학
빛의 특성
간섭과 간섭 측정
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10 열역학
온도
열에너지 이동
열역학 법칙
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11 유체
밀도와 압력
압력의 차이와 양력, 부력
유체의 흐름과 베르누이의 원리
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12 현대물리학
특수상대성이론
일반상대성이론
핵물리학
핵반응
양자역학
표준 모형
반도체
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13 천체물리학
별의 진화
헤르츠스프룽-러셀 도표2
역동적인 은하
적색이동과 후퇴 속도
허블 상수
우주의 시작
우주의 종말
중력렌즈와 중력파
블랙홀
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책 속으로

물리학은 우리 주위의 모든 것을 정의하고 근거를 제공하는 통합 과학입니다. 어디서나 명확한 물리법칙은 우리가 사는 세상과 원자로 이루어진 작은 세상, 그리고 우주라는 거대한 세상이 움직이는 원리를 설명해줍니다.
_첫 문장

위대한 물리학자 모두를 하나로 묶어주는 공통적인 특징은 호기심입니다. “어떻게 된 거지?”는 과학계를 관통하는 질문입니다. 그리고 더 많은 사실을 알게 될수록 더 많은 질문이 떠오르지요. 만약 여러분도 이런 호기심을 갖고 있다면, 『태어난 김에 물리 공부』가 기본적인 법칙과 개념을 이해하는 데 도움을 주는 귀중한 안내서가 될 것입니다. 이런 개념은 복잡한 것이 많아 자세한 그림과 도표를 곁들여 명확하고 핵심적인 글로 나타낸 시각적 학습 방식이 효율적입니다. 이 책은 물리학 수업에서 가르치는 주제를 폭넓게 다루며 더 깊이 있는 내용을 탐구하는 데에 든든한 도우미 역할을 해줄 것입니다.
_8쪽

우주의 모든 것은 물리법칙의 지배를 받습니다. 물리학자들은 이런 법칙을 이해하고 에너지와 운동량, 전하와 같은 여러 양을 바탕으로 현상을 예측합니다. 물리학에서 깨질 수 없는 법칙 하나는, 닫힌계 안에서 특정 양은 변하지 않거나 보존된다는 것입니다. 예를 들어, 우주에는 일정한 양의 에너지가 있습니다. 에너지는 다른 형태의 에너지로 바뀔 수는 있지만, 절대로 생겨나거나 사라지지 않습니다.
_52쪽

열역학은 계 안에서 기계적인 일이나 복사, 전도 등을 통한 열에너지의 이동을 연구하는 물리학의 한 분야입니다. 계 안의 모든 입자는 진동하는 움직임(고체에서)이나 속도(액체나 기체에서)에 따른 운동에너지를 갖고 있습니다. 고체 안의 원자는 어떤 점을 중심으로 진동하면서 이웃한 입자에 에너지를 전달합니다. 이와 달리 액체와 기체 속의 입자는 자유롭게 움직일 수 있습니다. 이런 열전달을 통해 계 안에서 에너지가 이동합니다.
_130쪽

물리학은 우주가 움직이는 근본적인 물리법칙을 연구하는 학문입니다. 거시 규모에서는 힘이 물체를 가속하며, 유체는 한곳에서 다른 곳으로 흐릅니다. 그러나 양자 수준에서 입자(원자와 아원자)가 보이는 행동이나 광속에 가깝게 움직이는 입자의 운동처럼 우리의 머리를 혼란스럽게 만드는 분야도 있습니다. 뉴턴은 일상적인 측면에서 물체의 운동을 바탕으로 운동 법칙을 만들었습니다. 하지만 물체가 아주 작거나 아주 빠를 때는 이런 법칙이 깨질 수도 있어 개선이 필요합니다.
_152쪽

출판사 서평

V 곽재식 교수 추천 “그림을 구경하기만 해도 지식의 빈 공간이 채워진다.”

세상은 과학으로 가득하기에,
이왕이면 과학을 아는 사람이 되어보자

매일매일 과학에 기반한 새로운 기술이 나오고, 모든 사람은 알게 모르게 그 기술에 적응하며 과학과 함께 살아가고 있다. 과학 문해력이 그 어느 때보다 중요한 이유다. 가장 뜨거운 뉴스도, 떠오르는 투자 정보도 과학적 배경지식이 없으면 제대로 이해하기 힘들다. 과학적 기초 소양을 갖추는 것만으로도 세상을 보는 눈이 완전히 달라진다. 과학을 알면 삶에서 필요한 것을 정확히 알아보고 선취할 수 있으며, 불필요한 실수를 줄이고 보다 능동적이고 효율적으로 살 수 있다.
그런데 과학을 공부해보려고 도전해봤다가 낯선 용어, 읽어도 쉽게 이해되지 않는 개념과 공식에 포기해본 적이 있지 않은가? 놓치고 있는 기초 개념 때문에 ‘지식의 빈 구멍’이 생겨났기 때문이다. 과학은 기본 원리부터 확실히 알고 있어야 《네이처》나 《사이언스》에 소개된 새로운 발견이나 신소재 뉴스 같은 것도 이해하고 내 삶에 적용해볼 수 있다. 『태어난 김에 물리 공부』에는 물리라는 세계를 탐험하는 데 필요한 모든 기초 정보와 도구가 들어 있다. 필요한 건 “태어난 김에, 물리도 한번 알아볼까?”라는 약간의 호기심뿐이다.

과학은 그림으로 공부해야 하니까!
마인드맵과 플로 차트, 고퀄리티 인포그래픽
시각적 학습자를 위한 완전히 새로운 과학책

혹시 무언가를 배울 때 노트나 머릿속에 그림을 그려가며 정리하는가? 인구의 절반 이상은 텍스트나 음성 신호보다는 도표나 그림, 영상 등 시각 자료가 제공될 때 효과적으로 학습하는 시각적 학습자(visual learner)다. 특히 이공계 분야에서 두각을 나타내는 사람 중에는 시각적 학습자가 많다고 한다.
‘그림으로 과학하기’는 바로 이 모든 연령의 ‘시각적 학습자’들이 혼자서도 과학을 공부할 수 있도록 미국의 학습서 명가 배런스에서 개발한 시리즈다. 시원시원한 그림을 중심으로 전공 교수들의 명확한 설명을 곁들였다. 글 대신 그림이 중심이라는 것만으로도 학습 능률이 눈에 띄게 달라진다. 수십 줄의 글을 한 장의 그림으로 압축했기 때문에 개념 이해는 빨라지고, 스크린샷을 찍듯 화면이 머릿속에 저장되기 때문에 쉽게 잊히지도 않는다.
이 시리즈는 특히 집중력 저하 문제를 겪고 있는 성인이나, 이해력은 나쁘지 않으나 진득하게 공부하는 것을 어려워하는 청소년에게 적합한 책으로 알려져 있다. 일단 수많은 과학 정보 중에 중요한 것만 골라 담았고, 시원시원한 인포그래픽으로 핵심에 저절로 눈길이 가도록 설계했기 때문이다. 예시는 일상에서 접할 수 있는 친숙한 것들이고, 설명은 짧고 친절하며 명확하다.
『태어난 김에 물리 공부』는 ‘그림으로 과학하기’ 시리즈 중에서도 세상을 움직이는 불변의 법칙인 물리에 관한 책이다. 오랫동안 물리를 가르쳐오고 NASA 저널에도 기고해왔던 저자가 뉴턴의 법칙부터 양자역학, 천체물리학까지 꼭 짚고 넘어가야 할 물리 개념들을 엄선해 정리했다.

초등학생부터 성인까지,
누구나 과학을 즐길 수 있도록

『태어난 김에 물리 공부』는 물리를 사랑하고, 물리와 친해지고자 하는 모든 사람을 위한 책이다. 이제 막 ‘물리’라는 분야가 있다는 것을 알게 된 초등학생부터, 물리를 체계적으로 공부해보려는 중·고등학생, 이공계 대학 진학을 꿈꾸며 물리를 선택한 수험생, 학교를 다닐 때는 물리를 좋아하지 않았지만 성인이 되어 다시금 관심을 갖게 된 사람까지 누구나 쉽게 이해할 수 있도록 간단하고 직관적인 표현, 야구나 엘리베이터처럼 일상에서 접할 수 있는 소재로 물리를 설명했다.
힘, 전자기학, 광학, 열역학, 현대물리학 등 큰 주제를 선정하고 각 주제별로 핵심 개념을 선별해 1~4페이지로 구성했다. 어느 페이지를 펼쳐서 읽어도 흥미진진하게 물리의 세계가 펼쳐진다. 각 장의 끝에는 마인드맵 형태로 그 장에서 다룬 내용이 정리되어 있다. 개별 개념과 용어 간의 관계를 확인하며 ‘물리’라는 큰 그림을 그려볼 수 있도록 안내한다.
처음부터 차근차근 읽어나가도 좋지만, 책상 한구석에 놓아두고 과학 다큐멘터리나 유튜브 영상을 볼 때, 신기술과 관련된 뉴스가 나올 때마다 관련된 주제를 찾아 들춰보기에 좋은 책이다. 공부한다는 부담 없이 그림을 구경하기만 해도 충만한 지적 고양감을 선사한다. 『태어난 김에 물리 공부』와 함께 그림으로 과학의 세계를 여행해보자.

작가정보

저자(글) 커트 베이커

(Kurt Baker)
카디프대학교에서 천체물리학을 공부하고 브리스톨대학교에서 박사 학위를 받았으며, NASA 저널에 여러 편의 논문을 기고했다. 수십 년 동안 학생들에게 물리학을 가르치며 물리에 관한 다양한 책을 저술했다.

번역 고호관

서울대학교 과학사 및 과학철학 협동 과정에서 과학사로 석사를 마치고 《동아사이언스》에서 과학 기자로 일했다. SF와 과학 분야의 글을 쓰거나 번역한다. 지은 책으로 SF 앤솔러지 『아직은 끝이 아니야』(공저)와 『우주로 가는 문, 달』 『술술 읽는 물리 소설책 1~2』 『누가 수학 좀 대신 해 줬으면!』 등이 있으며, 『하늘은 무섭지 않아』로 제2회 한낙원과학소설상을 받았다. 옮긴 책으로 『수학자가 알려주는 전염의 원리』 『인류의 운명을 바꾼 약의 탐험가들』 『뻔하지만 뻔하지 않은 과학지식 101』 『인류를 식량 위기에서 구할 음식의 모험가들』 등이 있다.