과학의 최전선

노화 연구에서 우주 탐사까지, 인류의 미래를 향한 지적 여행

패트릭 크래머 지음 | 강영옥 옮김

21세기북스 2025년 07월 09일 출간 국내도서 : 2025년 06월 26일 출간

작품소개

책소개

살아있는 노벨상 수상자를 비롯한 약 300명에 이르는 연구소장,
100여 개국 출신의 2만 4천여 명의 연구자들을 이끄는 연구팀 리더 및 대표들과 나눈 대화
전 세계의 최신 연구 현황까지 반영한 막스플랑크협회 회장이 들려주는 미래

대체에너지 개발로 기후 재앙을 피할 수 있을지, 인공지능 시대에도 민주주의가 살아남을 수 있을지, 고령화 사회의 의료 문제를 해결할 수 있을지에 대한 질문은 오늘날 우리 사회가 직면한 본질적인 고민이다. 이 책은 세계에서 가장 많은 노벨상 수상자를 배출한 막스플랑크협회의 회장 패트릭 크래머가 취임 전 1년 동안 84개 연구소를 직접 방문하며 기록한 특별한 과학 여행기의 형태를 띤다. 우주의 블랙홀 관측, 세포의 비밀, 양자컴퓨터, 핵융합 에너지 등 현재 진행 중인 첨단 연구 현장을 생생하게 담아내고 있다.
저자인 패트릭 크래머는 막스플랑크협회장을 맡아 세계 과학계의 활발한 교류를 강화하는 인물로 평가받는다. 우리나라와도 지난 2024년 방한을 통해 협업 계획을 공개하여 기대감을 높인 바 있다. 그는 학계와 연구자 간의 국경을 넘는 소통뿐 아니라, 일반 대중들과의 소통을 꿈꾼다. 저자는 살아있는 노벨상 수상자들을 비롯, 세계 과학의 최전선에서 직접 만난 과학자들과의 대화, 그리고 혁신적 연구의 뒷이야기를 통해 과학이 인류의 난제를 어떻게 해결하고자 하는지 조명한다. 복잡한 과학 이론을 설명하는 대신 쟁점이 되는 질문과 연구자들의 시각을 공유함으로써 일반인도 쉽게 이해할 수 있도록 풀어내며, 이러한 첨단 연구가 우리의 삶과 사회에 미칠 구체적인 변화를 제시한다. 기초과학연구원 노도영 원장의 감수와 과학 커뮤니케이터 궤도, 막스플랑크 연구소에서 연구원으로 지낸 뇌과학자 장동선 박사의 추천이 더해져 책의 신뢰성과 권위를 한층 더한다.
이 책은 과학의 거의 모든 영역을 총망라한 17개 주제에 대해, 최근 세계 과학계가 주목하고 있는 핵심 정보를 일반인 눈높이로 전달하고 있어 일반인들도 자기가 관심 있던 주제에 대해 과학에 대한 두려움 없이 쉽게 읽고 이해할 수 있다. 기후, 인공지능, 고령화 등 우리 사회가 직면한 핵심 이슈에 대해 과학적 해법과 희망의 메시지를 전하는 동시에 실제 연구 현장의 생생한 이야기를 통해 독자들로 하여금 과학적 사고력과 문제 해결력을 키울 수 있는 눈을 길러준다. 세계적 연구자들의 열정과 도전, 실패와 성공의 경험을 통해 새로운 영감으로 가득한 이 책은, 미래를 준비하는 모든 이들에게 미지를 알아간다는 기쁨과 깊은 울림을 통해 다음을 꿈꾸게 해줄 것이다.

목차

추천사
감수사 : 미래를 현재로 당겨오는 질문의 힘
서문 : 세계 최초의 발견, 그 경이로운 기쁨
1장 우주에서 우리의 위치: 광활한 우주 속, 우리가 찾으려는 것은 무엇인가
2장 지구의 복잡계: 모든 것이 상호작용하는 거대한 시스템
3장 위협받는 생태계: 생물다양성 보존을 위한 사투
4장 인류와 진화: 우리는 어떻게 인간이 되었나
5장 세포와 생명: 생명의 가장 작은 단위, 세포의 신비
6장 의학의 발달: 인간은 어떻게 질병과 싸워왔는가
7장 노화와 재생: 영원한 젊음을 꿈꾸는 시대
8장 로봇과 인공지능: 생명과 기계의 경계에서
9장 양자와 신소재: 물질의 근원에서 새로운 가능성을 발견하다
10장 녹색 화학과 물질 순환: 처음부터 다시 설계하는 지속 가능한 미래
11장 수소 에너지: 에너지 전환의 열쇠를 쥐다
12장 핵융합과 초전도체: 태양과 별들의 에너지를 손에 넣으려면
13장 변혁의 중심에 있는 사회: 과학과 기술, 사회 변화는 함께 일어난다
14장 공생을 위한 법: 공존을 위한 새로운 규칙이 필요하다
15장 뇌와 기억: 기억은 우리를 어디로 이끄는가
16장 말, 학습, 행동: 인간다움의 조건
17장 시간과 미: 시간의 흐름 속에 우리는 무엇을 남기는가
후기 : 진리를 찾는 노력에는 국경이 없다
감사의 말 | 부록 | 찾아보기

책 속으로

또한 과학은 우리에게 지구 위험 한계선을 제시했다. 지난 100년간 세계 인구가 엄청나게 증가할 수 있었던 것은 우리가 기술권을 구축하기 위해 막대한 양의 에너지를 소비했기 때문이다. 여전히 많은 에너지가 석탄, 석유, 가스 같은 화석 에너지원을 연소시켜 생산되며 막대한 양의 이산화탄소가 대기로 배출되고 있다. 이는 지구 온난화를 촉진하고 특히 물의 순환에 변화를 일으킨다. 우리에게 가장 시급한 도전 과제는 기술권의 탈탄소화다.
유감스럽게도 인간은 지구계의 기후변화에만 교란을 일으킨 게 아니다. 우리는 생물권의 다른 영역까지도 위협하고 있다. 이를 더 정확히 알아보려면 먼저 생물권이 무수히 많은 식물과 동물, 미생물로 이뤄져 있다는 것을 알아야 한다.
-70쪽, 2장 | 지구의 복잡계 : 모든 것이 상호작용하는 거대한 시스템

의료 진단법은 빠른 속도로 발전하고 있다. 이와 더불어 유전체의 역할이 점점 중요해지고 있다. 사람들의 DNA 염기 서열을 분석해보면 대략 1,000번째 위치마다 한 개꼴로 차이가 나타난다. 이처럼 작은 차이가 우리의 개성을 만들어내며 우리를 유전적으로 고유한 존재로 만든다. 이제는 큰돈을 들이지 않아도 짧은 시간 내에 혈액 한 방울에서 한 사람의 유전체 염기 서열을 분석할 수 있다.
이렇게 얻은 유전자 정보를 이용하면 많은 경우 질병의 구체적인 원인을 알아낼 수 있다. 의사들은 유전 정보로 환자들에게서 특정한 질병이 진행될 위험이 있는지 더 정확하게 예측하고, 몇몇 경우 유전자 진단으로 환자가 특정한 약물에 반응하거나 부작용을 겪을 가능성도 예측할 수 있다.
- 151쪽, 6장 | 의학의 발달 : 인간은 어떻게 질병과 싸워왔는가

미래에는 양자컴퓨터들로 연결된 인터넷이 가능할까?아무튼 학자들은 각각의 양자컴퓨터를 대형 구간을 통해 어떻게 연결할 수 있을지도 벌써부터 연구하고 있다.
큐비트는 복사도, 복제도 불가능하기 때문에 절대적으로 안전한 데이터 전송이 이런 네트워크의 장점일 것이다. 하지만 양자 신호는 쉽게 약해지기 때문에 양자 정보는 임의의 긴 구간을 통해 전송될 수 없다. 그래서 전송된 양자 정보를 다시 ‘리프레시’하기 위한 접합점, 즉 양자 중계기가 필요하다. 이런 기적의 기계를 어떻게 만들 것인지에 대해서도 이미 연구 중이다. 학자들은 기술적 돌파구가 언제 나타날지 지켜보며 달릴 준비를 하고 있다.
- 215쪽, 9장 | 양자와 신소재 : 물질의 근원에서 새로운 가능성을 발견하다

현재의 태양전지는 햇빛이 바로 에너지로 전환되어 전력망에 공급된다. 그녀는 이 신소재는 전혀 다른 방식을 취한다고 덧붙였다. 이 소재는 들어오는 빛을 이용해 에너지를 직접 저장할 수 있으며, 저장된 에너지는 몇 시간 후 이 소재로부터 전기를 끌어낼 수 있다고 한다. 나는 너무 놀라 어안이 벙벙해졌다. 쉽게 말해 이곳에서는 햇빛이 ‘임시 저장’되고 있는 것이다.
연구원들은 미래에는 이런 소재들을 이용해 먼저 충전되고 나중에 방전되는 새로운 유형의 ‘태양전지’를 제작할 수 있으리라 생각한다. 이렇게 하면 이론적으로는 태양이 가장 강하게 빛나는 낮에는 에너지를 생산하고 저장해두었다가, 저녁에는 이 에너지를 이용해 식사를 준비할 수 있다.
- 287쪽, 12장 | 핵융합과 초전도체 : 태양과 별들의 에너지를 손에 넣으려면

사진은 잃어버린 예술을 복원할 수 있다. 사진작가는 현장의 산증인이며 이들의 기록은 지금까지도 중요한 힌트를 준다. 나는 작은 문을 지나 이탈리아의 눈부신 봄볕에 잠시 눈을 깜빡였다. 커다란 테라코타 화분에 담긴 몇 그루의 레몬 나무 뒤로 시야가 확 열리면서 교회의 종탑과 둥근 지붕들이 가득한 풍경이 펼쳐졌다.
옛 사진들을 이용하면 교회의 내부 공간을 컴퓨터로 재구성할 수 있다. 한 젊은 학자는 랩톱을 열어젖히더니 신이 나서 자신의 연구 성과를 보여주었다. 더 이상 없는 공간에 대한 구조물은 없었다. 교회 한가운데에 기둥이 하나 덩그러니 있었고, 기둥은 아무것도 받치고 있지 않았다. 이 기둥은 수많은 고해상도의 이미지를 이용해 만들어진 것이라고 한다. 이렇게 모든 디테일을 고려한 3차원의 디지털 대상물이 탄생한다.
- 379쪽, 17장 | 시간과 미 : 시간의 흐름 속에 우리는 무엇을 남기는가

출판사 서평

과학자들이 바꿀 미래는 어떤 모습일까?
궤도 · 장동선 박사 강력 추천!
“미래를 준비하는 모든 이들을 위한 책!”

“질문이라는 작은 불씨가
어떻게 광대한 우주의 최전선까지 이어질 수 있는지를 보여주는
아름답고 경이로운 여정”
-궤도(과학 커뮤니케이터, 『과학이 필요한 시간』 저자)

31명의 노벨상 수상자 최다 배출 기관 막스플랑크협회의
생생한 과학 현장과 미래를 바꾸는 발견의 순간
저자가 회장으로 있는 막스플랑크협회는 31명의 노벨상 수상자를 배출하며 세계 과학의 중심에 선 연구기관이다. 이 책은 분자생물학자 패트릭 크래머가 회장으로 취임하기 전, 2023년 6월까지 1년 동안 90여 개에 달하는 막스플랑크 산하 연구소를 직접 발로 뛰며 기록한 결과이다. 저자는 각 연구소에서 열정적으로 연구에 몰두하는 과학자들을 만나, 그들의 실험실에서 막 태동하는 미래의 단초들을 생생하게 목격한다.
이 책은 과학이 우리에게 던지는 근본적인 질문-우리가 누구이고, 어디서 왔으며, 어디로 가는가-에 대한 답을 찾으려는 여정의 기록이다. 이 책의 진정한 가치는 단순한 연구소 탐방기가 아니라, 인류의 미래를 바꿀 혁신적 발견의 현장을 독자에게 직접 전한다는 데 있다. 블랙홀의 비밀을 파헤치는 천체물리학부터, 세포의 신비를 푸는 생명과학, 양자컴퓨터와 핵융합 에너지 같은 첨단 연구까지, 지금 이 순간에도 세계 곳곳에서 펼쳐지는 과학의 최전선을 생생하게 담아내고 있다.
막스플랑크협회는 독일을 넘어 전 세계 과학 발전을 이끌어온 기관으로, ‘아는 것이 적용보다 먼저다’라는 모토로 100년이 넘도록 이어져온, 기초과학의 힘이 어떻게 인류의 미래를 설계하고 바꿀 수 있는지 직접 보여주는 과학적 탐구 정신의 상징이다. 막스플랑크협회에서 이루어지는 기초과학 연구는 복잡한 문제의 본질을 파악하고, 혁신적 해결책을 모색하는 데 필수적인 역할을 한다. 따라서 연구소를 둘러본 패트릭 크래머의 1년간의 여정을 함께한다는 것은 과학이 단순한 지식 축적이 아니라, 인류가 맞닥뜨린 기후변화, 고령화, 생물다양성 감소 등 복잡한 문제에 대응하고 지속 가능한 미래를 만들기 위한 핵심 도구임을 확인하는 시간이기도 하다.

천문학과 기후 연구부터 생물 의학과 인공지능, 에너지 연구와 문화예술, 법학에 이르기까지
84개 연구소의 오늘날 거의 모든 과학 연구를 한 권에!
이 책은 천문학, 기후 연구, 생물의학, 인공지능, 에너지, 문화예술, 법학 등 현대 과학의 거의 모든 영역을 아우르는 84개 막스플랑크 연구소의 연구 현장을 한 권에 담았다. 우주와 지구시스템, 생태계, 인간과 진화, 세포와 생명, 의학, 노화와 재생, 양자 및 신소재 등 총 17개 주제로 체계적으로 구성되어, 각 분야의 핵심 연구소들이 실제로 무엇을 연구하는지, 어떤 과학적 원리와 성과가 있는지 생생하게 보여준다. 해당 분야 연구소의 현장을 생생하게 묘사하면서도, 복잡한 과학 이론을 일반인이 이해할 수 있는 수준으로 쉽게 설명한다는 것이 이 책의 장점이다.
각 장에서는 연구소의 현장감 넘치는 풍경과 함께, 연구자들과의 밀도 높은 대화가 더해져 현장의 열정과 긴장감이 고스란히 전해진다. 300명에 달하는 연구소장과 100여 개국 출신 2만 4천여 명의 연구자들이 이끄는 연구팀의 이야기는, 막스플랑크협회가 왜 ‘노벨상 사관학교’라 불리는지 자연스럽게 증명한다. 저자는 2005년 노벨물리학상 수상자 테오도어 헨슈, 2023년 수상자 페렌츠 크러우스 등 생존한 노벨상 수상자들과 직접 나눈 대화와 축하의 순간까지도 책 곳곳에 담았다. 저자가 직접 만난 노벨상 수상자들과의 대화, 최첨단 연구 장비들의 작동 원리, 그리고 연구자들의 열정적인 모습은 그 내용을 생동감 있게 그려내는 것 이상의, 세계에서 가장 먼저 뭔가를 발견한다는 기쁨, 질문을 통해 미래를 현재로 당겨올 법한 열기를 전달해준다.
특히 학문 간 경계를 넘나드는 융합 연구를 통해 천체물리학자와 공학자, 생물학자와 사회학자가 함께 협력해 가장 혁신적인 해결책이 도출되는 순간을 포착해 독자에게 고스란히 전달하고 있다. 저자는 막스플랑크협회 내 연구뿐 아니라 세계 각국의 최신 연구 동향까지 반영해, 오늘날 과학이 어떻게 인류의 미래를 설계하고 있는지 입체적으로 조명한다. 모든 내용은 대중의 눈높이에 맞춰 쉽고 명료하게 설명되어, 과학적 호기심을 가진 누구라도 부담 없이 읽을 수 있다. 이론적 설명은 꼭 필요한 만큼만 등장하고, 실제 연구 현장의 생생함과 연구자들의 열정이 책 전체를 관통한다.

“인류가 지금 과학에게 묻고 있는 것은 무엇인가?”
기후변화와 고령화 시대, 과학이 줄 수 있는 해답을 발견하는 시간
대체에너지가 기후 재앙을 막을 수 있을까?인공지능이 민주주의에 던지는 도전 속에서 우리의 사회는 살아남을 수 있을까?고령화 사회에 맞는 의료 서비스는 어떻게 가능할까……. 이 책은 인류가 직면한 거대한 질문들-기후변화, 고령화, 인공지능의 부상, 민주주의의 위기-에 대해 과학이 어떤 해답을 내놓을 수 있는지 구체적으로 보여준다. 저자는 연구소 전반을 통해 얻어낸 통찰로 인류가, 혹은 과학이 지금 궁금해하는 것이 무엇인지 전체를 조망하여 단순한 과학 지식 전달을 넘어, 현재 진행 중인 연구가 우리의 일상과 미래에 어떤 변화를 가져올지 명확하게 드러낸다.
이 과정 전체를 통해 저자가 전하고자 하는 메시지는 현대 과학이 미래 사회가 직면한 중대한 도전 과제들을 어떻게 해결할 수 있는지에 관한 탐구이다. 패트릭 크래머는 천문학과 우주 탐구, 지구 시스템과 기후 연구, 세포생물학과 생명과학, 로봇공학과 인공지능, 양자물리학과 신소재 같은 다양한 과학 분야의 미래 연구 방향에 대해 과학자의 시선으로 전망하는 한편, 기후변화 대응과 대체 에너지원 개발, 인공지능과 새로운 커뮤니케이션 형태가 민주주의에 미치는 영향, 고령화 사회의 의료 문제 해결 같은 인류가 해결해야 할 문제들을 함께 언급한다. 미래 과학이 어디까지 발전할 수 있을지, 또 우리의 미래가 어떻게 변할지 독자들과 눈높이를 맞추어 생각할 거리를 계속해서 던져주는 것도 이 책의 독특한 점이다.
저자는 현대 과학이 미래 사회가 맞닥뜨린 중대한 도전 과제들을 어떻게 풀어나갈 수 있는지 깊이 탐구하며 누구도 갖지 못할 1년간의 특별한 여정을 통해 얻은 통찰을 독자들에게 공유해준다. 또한 지금 세계 과학자들이 집중하고 있는 문제와 풀어야 할 과제가 무엇인지 짚어주며, 독일 현지의 과학자들뿐 아니라 모두가 참고할 만한 중요한 시사점을 던진다. 과학에 대한 호기심이 있는 일반 독자부터 미래를 준비하는 전문가까지, 이 책은 모두에게 영감과 통찰을 제공한다.

작가정보

저자(글) 패트릭 크래머

(Patrick Cramer)
1969년 슈투트가르트에서 태어나 슈투트가르트, 하이델베르크, 브리스톨, 케임브리지대학교에서 화학을 공부했다. 이후 그르노블의 유럽 분자생물학 연구소(EMBL)와 스탠포드대학교에서 연구한 후, 뮌헨대학교에서 연구하고 가르쳤다. 2014년부터 2021년까지 괴팅겐의 막스플랑크 생물물리화학 연구소장을, 2022년부터는 막스플랑크 다학제 자연과학 연구소장을 역임했다. 2023년 6월부터 막스플랑크협회장을 맡아 협회의 연구 방향과 전략을 총괄하며 전 세계 연구소 간의 협력과 발전을 이끌고 있다. 지난 2024년 방한 당시 언론과의 인터뷰에서 한국에도 연구 협력기관인 막스플랑크센터를 세우겠다는 의사를 밝히는 등, 우리나라 과학자들과의 과학 교류를 주도하는 인사이기도 하다.
막스플랑크협회는 지금까지 31명의 노벨상 수상자를 배출한 독일을 대표하는 세계적인 연구기관이다. 1911년 카이저빌헬름협회를 전신으로 과학 연구의 자유와 독립성을 보장하며, 혁신적인 연구를 통해 인류의 지식 발전에 기여하는 것을 목표로 설립되어 현재 기초과학 분야에서 뛰어난 연구를 수행하는 90여 개 이상의 연구조직을 운영하고 있다. 패트릭 크래머는 2022년 6월 막스플랑크협회장으로 선출되었는데, 이 책은 취임하기 전 1년간 84개 연구소를 모두 방문하여 다양한 연구 활동을 개괄적으로 살펴본 후 작성한 생생한 현장 기록으로, 협회장을 맡은 시점에 인류의 미래가 어떤 방향으로 움직이고 있는지 현직 연구자의 시선으로 탐색한 과정이 고스란히 담겨 있다.

번역 강영옥

덕성여자대학교 독어독문과를 졸업하고 한국외국어대학교 통역번역대학원 한독과에서 공부한 후 여러 기관에서 통번역을 했다. 현재 번역 에이전시 엔터스코리아에서 번역가로 활동 중이다. 옮긴 책으로는 『인간과 자연의 비밀 연대』 『물리학자의 은밀한 밤 생활』 『슈뢰딩거의 고양이』 『웃기는 과학책』 『나무 다시 보기를 권함』 『이게 다 뇌 때문이야』 『과학자 갤러리』 『호모 에렉투스의 유전자 여행』 『고양이 언어학』 『아름답거나 혹은 위태롭거나』 등 다수가 있다.