집요한 과학자들의 우주 언박싱

이지유 지음

휴머니스트 2024년 07월 15일 출간 국내도서 : 2024년 02월 26일 출간

작품소개

책소개

우주의 탄생부터 나이, 구성 성분에 이르기까지, 이제 지구인들은 우주에 관한 별별 비밀을 다 알고 있다. 이 비좁은 지구에 머무는 데 그치지 않고 참신한 이론과 정교한 관측으로 우주에 도전한 과학자들의 공이 크다. 우주에 가 본 적도 없는 과학자들은 어떻게 우주의 비밀을 알아냈을까? 1917년 아인슈타인이 우주가 시간에 따라 부풀 수도 쪼그라들 수도 있다는 사실을 발견한 이후 급속하게 발전하고 있는 현대 우주론에 그 답이 있다.
《집요한 과학자들의 우주 언박싱》은 현대 우주론 1세대부터 4세대까지 66인의 과학자들이 우주를 향해 펼친 기발한 상상력과 담대한 모험의 현장을 생생하게 담아냈다. 아이슈타인은 어쩌다 팽창하는 우주에 이론으로 족쇄를 채웠을까? 태양의 주성분을 발견한 여성 천문학자 페인은 왜 신뢰를 얻지 못했을까? 복수의 화신 라일이 찾아낸 빅뱅 이론의 증거는 무엇일까? 과학자들이 엎치락뒤치락 서로의 이론과 관측을 겨루는 과정을 따라 우주의 역사에서 중요한 발견들을 흥미롭게 읽어 낼 수 있다.
《집요한 과학자들의 우주 언박싱》은 '별똥별 아줌마'로 알려진 과학책 저술가 이지유가 재치 있는 글솜씨와 과학에 대한 전문성을 바탕으로 우주에 관한 과학 지식을 알려주는 책이다. 과학이라면 머리에 쥐가 나는 사람들도 금세 이해할 수 있도록 현대 우주론 100년을 일목요연하게 풀어낸다. 경쟁과 우정을 넘나들며 서로 영향을 주고받은 과학자들의 드라마틱한 이야기를 따라 인류가 알아낸 우주에 대한 모든 것을 만나 보자.

목차

머리말 4
우주 만들기 게임 8

1G 뭐, 우주가 변한다고?
1 아인슈타인, 우주에 족쇄를 채우다 18
2 프리드만, 별들을 내던지다 26
3 르메트르, 최신 관측천문학을 익히다 38
4 레빗, 변덕스러운 별들을 쫓다 52
5 빛, 알뜰하게 모아 꼼꼼하게 분석하다 58
6 에딩턴, 르메트르의 논문을 서랍에 쑤셔 넣다 76
7 허블, 외부은하들이 달아나는 것을 알아내다 81
8 우주의 시작, 어제가 없는 오늘 88
■ 1G 우주론 계보도 97

2G 역동적으로 진화하는 우주 모형 vs. 정상 우주 모형
9 페인, 태양의 주성분을 밝히다 102
10 태양이 타오르는 방법을 알아내다 110
11 가모브, 뜨거운 원시핵을 생각하다 121
12 잊혀 버린 알파, 우주의 첫 5분을 계산하다 126
13 앨퍼와 허먼, 우주배경복사를 예언하다 132
14 호일, 가모브에 맞서다 142
15 바데, 우주의 크기를 늘리다 150
16 파울러, 무거운 원소의 제조법을 알아내다 166
■ 2G 우주론 계보도 175

3G 우주배경복사의 발견
17 잰스키, 천문학과 전파 과학을 결합하다 180
18 라일의 복수, 빅뱅우주론에 힘을 실어 주다 187
19 펜지어스와 윌슨, 우주배경복사를 발견하다 197
■ 3G 우주론 계보도 206

4G 우주론, 현대 과학의 합집합
20 대통일이론의 예언 210
21 구스, 인플레이션 우주를 생각해 내다 219
22 코비, 우주의 얼룩을 찾아라 234
23 허블 망원경, 아기 은하들을 보다 246
24 암흑물질의 귀환 252
25 펄머터, 우주의 가속 팽창을 알아내다 261
26 암흑에너지의 정체를 밝혀라 271
■ 4G 우주론 계보도 277

우리가 알고 있는 '우주의 역사' 278
찾아보기 289
이미지 출처 295

책 속으로

우주론이 전혀 인기 학문이 아니던 20세기 초, 가장 머리가 좋은 인간이었던 아인슈타인은 시간에 따라 변하지 않는 정적인 우주를 붙들고 있었고, 그의 친구 드 지터는 팽창하는 우주 모형을 정적인 우주 모형이라고 착각하고 있었고, 러시아 수학자 프리드만은 연필만 든 채로 우주가 팽창할 수도 있고 쪼그라들 수도 있다고 외친 뒤 세상을 등질 무렵, 수학·물리학·천문학에 두루 재능을 갖춘 벨기에 사람이 유럽과 미국을 종횡무진 오가며 새로운 우주 모형을 완성하고 있었다. 그는 프리드만의 연구에 대해 전혀 모른 채 독자적으로, 팽창하는 우주 모형을 만들어 갔다. 그는 놀랍게도 신부복을 입은 사제였다.
_「1G 뭐, 우주가 변한다고?」 37쪽

큰 뻥 또는 큰 빵, 즉 빅뱅은 학문과 전혀 어울리지 않는 단어다. 호일은 폭발을 뜻하는 다른 단어가 많은데도 비아냥거리는 투로 빅뱅이라는 말을 쓴 것이다. 이듬해에 BBC 라디오 방송에 출연한 호일은 어이없다는 투로 '빅뱅'이라는 말을 거듭 사용했다. 어렵고 복잡한 과학 용어를 싫어하는 일반인에게는 '역동적으로 진화하는 우주 모델'보다는 '빅뱅 이론'이 확실히 더 역동적으로 들렸다. 빅뱅이라는 말만으로도 우주가 폭발로 생기는 이미지가 저절로 떠올랐기 때문이다. 정상우주론자 호일이 본의 아니게 경쟁자들의 이론에 세상에서 가장 멋진 이름을 붙여 주고 만 것이다.
_「2G 역동적으로 진화하는 우주 모형 vs. 정상 우주 모형」 147쪽

1979년 구스의 논문이 발표되고 지구 곳곳에서 이와 비슷한 문제를 고민하던 과학자들의 논문이 동시다발적으로 발표되었다. 인플레이션 이론은 폭발의 원인을 설명하며 진정한 빅뱅 우주론을 완성했고 빅뱅 이론이 가진 세 가지 문제를 단번에 해결했다. 그러나 여전히 문제는 있었다. '어떻게'라는 문제를 푸니 '왜'라는 문제가 불거졌다. 왜 인플레이션이 일어나야만 했을까? 왜 힉스장은 높은 에너지 상태에 머물지 않고 얼어붙기 위해 에너지를 방출해야 했을까? 인플레이션은 느닷없이 왜 멈추었을까?
_「4G 우주론, 현대 과학의 합집합」 232쪽

출판사 서평

아인슈타인도 몰랐던 우주,
이제 누구나 알 수 있다!
- 시대와 인물, 관측과 이론, 경쟁과 우정이 얽힌 한 편의 드라마

저자는 수식과 씨름하며 힘들게 우주론을 공부했던 자신의 학창 시절을 떠올리며 이 책을 쓰기 시작했다. 우주론에서 꼭 알아야 할 중요한 개념, 그 개념을 증명해 주는 관측과 수식이 뒤죽박죽 섞여 흐름도 순서도 없이 공부했던 안타까운 기억 말이다. 이왕 우주론을 배운다면 누구나 재미있게 공부할 수 있도록 꼭 필요한 지식만 잘 꿰어 선물하자고 생각했다. 그래서 낱낱의 과학 지식을 우주론이 발전해 온 맥락 속에서 차근차근 이해할 수 있도록 설명한다.
이때 스토리텔러로서 저자의 장점이 빛을 발한다. 저자는 우주론을 이끌어 온 66인의 과학자들이 시대의 한계와 편견에 맞서 집요하게 자신의 이론을 뚝심 있게 밀어붙인 사람들이라는 점에 주목한다. 그리고 과학사에서 중요한 지식들을 서로 경쟁하고 협력하며 주류 지식에 거침없이 도전한 과학자들의 이야기와 함께 엮어 흥미진진하게 소개한다.
프리드만의 세 가지 우주가 어떤 배경에서 나왔는지, 아인슈타인은 팽창하는 우주 모형에 왜 그렇게 민감하게 반응했는지, 세기의 천재이자 과학계의 신이었던 아인슈타인이 주장한 정적인 우주 모형이 어쩌다 폐기되었는지 등 꼬리에 꼬리를 물고 이어지는 이야기들을 따라가며 우리는 과학 지식의 생산 과정을 자연스럽게 이해하고 과학 지식을 흥미롭게 익힐 수 있다.


1세대부터 4세대까지 핵심만 쏙쏙
- 재치 있는 일러스트와 친절한 정보로 채우다

시험 때 반짝 공부하고 새까맣게 까먹을 지식이 아니라, 우리가 사는 우주를 이해할 수 있을 정도의 꼭 필요한 지식을 잘 전달하는 데 집중했다. 그래서 주요 개념어를 선별하고 친절하게 풀어 썼다. 특히 과학자들이 어떻게 이론을 발전시켜 왔는지 효과적으로 보여 주기 위해 우주론의 발전 과정을 4세대로 나누어 차근차근 설명한다.
우주론 1세대는 서로 다른 곳에서 제각각 발전한 과학 지식이 화학적으로 결합하지 못한 시기다. 일반상대성이론으로 우주를 표현하려고 했던 유럽의 과학자들이 천차만별한 우주를 상상하는 동안 미국의 천문학자들은 관측 기록을 통해 은하에 관한 새로운 사실들을 알아내기 시작했다. 2세대는 관측과 실험, 물리와 수학이 적극적으로 결합해 우주론이 크게 확장된 시기로, 우주의 기원에 대한 입장이 역동적으로 진화하는 우주론(빅뱅 이론)과 정상 우주론으로 나뉘어 격돌한 때이다.
우주론의 암흑기로 불리는 3세대에는 그럼에도 전파 과학이 발전하면서 빅뱅 이론을 입증할 유력한 근거가 발견되었다. 우주론의 전성기인 4세대는 인플레이션 우주론부터 고해상도의 우주배경복사, 암흑물질과 암흑에너지의 존재에 이르기까지 현재 우리가 알고 있는 우주에 관한 지식과 관측 결과가 쏟아져나온 시기다.
세대별로 우주론을 살핀 후에는 계보도를 통해 각 세대의 과학자들과 그들의 공로를 요약해 한눈에 살펴볼 수 있도록 했다. 또한 일반 독자들이 보기에는 그것이 그것 같은 관측 사진도 사진에서 무엇을 읽어야 할지 풍부한 해설로 안내하고, 그래프도 입말로 풀어 이해도를 한층 높였다. 무엇보다 우주론의 핵심 개념과 과학자들의 이론을 재치 있는 일러스트로 표현한 것이 돋보인다.


과학 스토리텔러 이지유가 들려주는
흥미진진 우주 이야기
- 청소년의 눈높이에 딱 맞는 과학책을 선보이다

이 책은 청소년 과학책으로 가장 신뢰받는 저자 중 한 명인 이지유가 쓴 《처음 읽는 우주의 역사》의 개정판이다. 저자의 책은 과학을 잘 모르거나 포기한 독자들이 과학과 쉽게 친해지도록 하는 데 큰 역할을 하며 독자들의 꾸준한 사랑을 받았다. 특히 교사로서 수업 현장에서 직접 학생들과 소통한 경험과 천문학자인 남편과 함께 대전, 영천, 프랑스, 하와이 등지에서 지내며 보고 듣고 경험한 것이 지식과 재미를 모두 갖춘 책을 쓰는데 큰 밑천이 되었다. 또한 두 아이의 엄마로 아이들과 과학에 대한 이야기를 일상적으로 나눈 것도 독자 눈높이에 걸맞은 글을 쓸 수 있도록 도왔다.
이번 개정판에서는 최신 지식과 고화질 이미지를 반영하고, 오늘날의 감수성과 새로운 세대를 고려해 내용을 수정했다. 더 새롭고 알찬 모습으로 재정비한 《집요한 과학자들의 우주 언박싱》과 함께 알면 알수록 신비롭고 궁금한 우주 속으로 들어가 보자.

작가정보

저자(글) 이지유

서울대학교 지구과학교육과를 졸업하고 같은 학교 대학원 천문학과에서 공부했으며, 공주대학교 대학원 과학영재교육학과에서 석사 학위를 받았다. 어린이와 청소년이 과학책을 읽으며 '발견의 기쁨'을 느낄 수 있도록 글 쓰고 그림 그리는 일을 신나게 하고 있다. 좋은 책을 찾아 우리말로 옮기는 일도 종종 한다. 〈이지유의 이지 사이언스〉 시리즈, 〈별똥별 아줌마가 들려주는 과학 이야기〉 시리즈, 《내 이름은 파리지옥》, 《딱정벌레의 소원》, 《내 이름은 태풍》, 《숨 쉬는 것들의 역사》, 《펭귄도 사실은 롱다리다!》, 《빅뱅 쫌 아는 10대》, 《기후 변화 쫌 아는 10대》, 《우주를 누벼라》 등을 썼고, 《이상한 자연사 박물관》, 《최고의 뼈를 만져 봐》, 《구멍: 숨겨진 세계를 발견하다》 등을 우리말로 옮겼다.