세계 물리학 필독서 30

뉴턴부터 오펜하이머까지, 세계를 뒤흔든 물리학자들의 명저 30권을 한 권에

이종필 지음

센시오 2024년 09월 11일 출간 국내도서 : 2024년 08월 19일 출간

작품소개

책소개

세상의 모든 물질을 구성하는 원자부터 광대한 우주와 시간의 비밀까지, 생명과 우주의 이치를 담은 물리학은 상당히 매력적인 학문이지만 누구나 선뜻 다가가기는 힘들다. 설령 관심이 생겨 책을 읽어보려 해도 어디서부터 어떻게 시작해야 할지 알 수 없을 만큼 깊고 넓은 학문이다. 《세계 물리학 필독서 30》은 물리학에 대한 이런 막연한 갈증과 낯섦을 해결하기 위한 책이다. 그동안 물리학의 저변을 넓히기 위해 여러 권의 대중 과학서를 집필하고 과학 커뮤니케이터로 활발히 활동해온 물리학자 이종필 교수가 집필한 이 책은, ‘교양으로서 과학을 어떻게 알려줄 것인가’라는 저자의 오랜 고민에 대한 해답이기도 하다.

저자는 시대가 변하고 상황이 바뀌어도 ‘과학 교육’의 가장 기본적인 출발점은 언제나 ‘고전 명작’일 수밖에 없다고 결론을 내린다. 그리고 그 ‘고전 명작’을 선정하는 데 가장 중요한 기준은 ‘과학의 원초성(originality)을 담은 책’이라고 강조한다. 저자는 이 기준에 따라 물리학의 역사에서 중요한 위치를 점하고 있거나 그런 역할을 했던 사람이 쓴 책을 위주로 서른 권의 책을 선별했다.
과학적 사고의 기원이 된 플라톤의 《티마이오스》와 서구의 2,000여 년 정신세계를 지배한 아리스토텔레스의 《자연학》, 인류가 어떻게 수학의 언어로 자연을 이해하게 되었는지를 보여주는 뉴턴의 《프린키피아》를 책의 서두에 배치한 것도 그런 이유다. 이렇게 과학적 사고와 이론의 본질을 보여주는 학문적 여정을 지나면 아인슈타인, 하이젠베르크, 슈뢰딩거, 파인만, 스티븐 호킹처럼 이름만 대면 누구나 알 만한, 역사적으로 위대한 과학자들의 저서를 친절한 설명과 함께 풀어낸다. 또한 킵 손이나 안톤 차일링거처럼 최근에 노벨상을 수상한 과학자들, 현 시대 가장 촉망받는 과학자와 이미 세계적인 일가를 이룬 인물들의 책까지 균형 있게 다루고 있다. 《아메리칸 프로메테우스》나 《코스모스》 《시간의 역사》처럼 구매한 사람은 많지만 끝까지 읽은 사람은 별로 없는 명작들에 대한 소개와 해설도 이 책의 빼놓을 수 없는 묘미이다.

이론과 개념을 넘어 교양으로서의 물리학, 거대한 지식의 맥락 가운데 하나로서의 물리학을 알고 싶다면 이 책 《세계 물리학 필독서 30》을 추천한다. 책장을 넘기는 것만으로도 짜릿하고 놀라운 지적 경험을 하게 될 것이다.

목차

서문 우리 시대에 반드시 읽어야 할 물리학 고전들을 추천하며

1 《티마이오스》 플라톤
“신은 언제나 기하학을 하고 있다.”

2 《자연학》 아리스토텔레스
서양철학 2천 년을 지배한 대가의 저작

3 《지동설과 코페르니쿠스》 오언 깅그리치, 제임스 맥라클란
‘아무도 읽지 않은 책’으로 인류의 역사를 바꾼 어느 과학자의 생애

4 《두 체계의 대화》 갈릴레오 갈릴레이
세기의 종교재판을 야기한 위대한 문제작

5 《갈릴레오의 진실》 윌리엄 쉬어, 마리아노 아르티가스
갈릴레오 갈릴레이와 함께하는 로마로의 여정

6 《프린키피아》 아이작 뉴턴
성경 다음으로 인류의 역사를 바꾼 위대한 저작

7 《뉴턴의 시계》 에드워드 돌닉
페스트와 대화재, 신의 저주가 가득한 17세기로의 시간여행

8 《볼츠만의 원자》 데이비드 린들리
눈에 보이는 세상을 넘어

9 《상대성의 특수이론과 일반이론》 알베르트 아인슈타인
20세기 과학혁명의 기수, 상대성이론

10 《부분과 전체》 베르너 하이젠베르크
양자역학의 아버지가 남긴 시대의 비망록

11 《퀀텀스토리》 짐 배것
인간지성의 결정체, 양자역학을 빚어낸 그 혁명의 이야기

12 《아인슈타인의 베일》 안톤 차일링거
양자역학에서도 가장 신비롭고 오묘한 얽힘의 비밀

13 《생명이란 무엇인가》 에르빈 슈뢰딩거
물리학의 방법론, 생명에 적용하다

14 《과학적 발견의 패턴》 노우드 러셀 핸슨
‘보는 것이 믿는 것’이라는 상식을 깨버린 현대 과학철학의 전설

15 《원자폭탄 만들기》 리처드 로즈
우주의 근본적인 에너지로 인류의 역사를 바꾼 드라마

16 《아메리칸 프로메테우스》 카이 버드, 마틴 셔윈
인류에 새로운 불을 가져다준 20세기 프로메테우스의 일대기

17 《물리법칙의 특성》 리처드 필립 파인만
생각하는 즐거움을 일깨워주는 과학자 파인만의 특급 강의

18 《블랙홀과 시간여행》 킵 손
영화 〈인터스텔라〉의 과학자가 들려주는 블랙홀의 모든 것
19 《신의 입자》 리언 레더먼, 딕 테레시
입자물리학의 표준모형을 완성할 마지막 퍼즐, ‘신의 입자’를 찾아 나선 대장정의 이야기

20 《최종이론의 꿈》 스티븐 와인버그
궁극의 이론을 찾아 나선 과학자들의 대서사시

21 《카오스》 제임스 글릭
혼돈 속에 발견한 질서, 그 놀라운 아름다움에 대해

22 《링크》 알버트 라슬로 바라바시
네트워크로 연결된 세상의 비밀을 파헤친 과학자들의 연대기

23 《코스모스》 칼 에드워드 세이건
교양과학책의 영원한 고전

24 《시간의 역사》 스티븐 호킹
초일류 과학자가 들려주는 우주 삼라만상 모든 것의 이야기

25 《우주의 기원 빅뱅》 사이먼 싱
한 권으로 읽는 빅뱅우주론의 과거와 현재

26 《날마다 천체물리》 닐 디그래스 타이슨
인간을 겸손하게 만드는 우주로의 여정

27 《엘러건트 유니버스》 브라이언 그린
우아한 우주 속에 펼쳐진 끈들의 향연

28 《숨겨진 우주》 리사 랜들
과학 픽션이 과학적 팩트가 되는 순간

29 《우주의 풍경》 레너드 서스킨드
과학의 목적과 방향에 새로운 패러다임을 제시한 다중우주의 원조

30 《맥스 테그마크의 유니버스》 맥스 테그마크
SF와 과학의 경계 사이, 다중우주를 향한 담대하고도 놀라운 가설

책 속으로

좋은 책을 선정하고 책에 대한 길잡이 안내서를 만들고 나면 그다음부터는 다양한 분야로 계속 뻗어나갈 수 있다. 책을 중심으로 관련된 주제들의 그물망을 만들고 이를 웹이나 앱에서 디지털로 구현하면 자연스럽게 학문의 지형도가 구축되고, 학생들이 자발적으로 관심 주제를 폭넓게 학습할 수 있는 플랫폼이 형성된다. 여기에 인공지능 기술을 결합하면 학생에게 필요한 최적의 정보를 다양한 형태로 손쉽고 빠르게 제공할 수 있게 되는 것이다.
오래전부터 이런 고민들을 해왔기 때문에 센시오에서 물리 분야 필독서를 선정해 소개하는 책을 만들자고 제안했을 때 쉽게 거절하기 어려웠다. 이 작업은 내가 꼭 해야만 하는, 오래된
숙제로 느껴졌다. 언젠가 나중에 앞서 말했던 ‘과업’을 실행에 옮긴다면 바로 이 책을 출발점으로 삼을 수 있게 하자, 그런 마음으로 원고를 쓰기 시작했다. -5~6쪽

이 책에서 제시한 도서들뿐만 아니라 다른 물리학 책들을 읽을 때 명심해야 할 한 가지 사항은 현대물리학의 두 기둥이 역시 상대성이론과 양자역학이라는 점이다. 아쉽게도 한두 권의 교양과학책으로 상대성이론이나 양자역학을 제대로 이해하기 어렵다. 만약 그게 가능하다면 전 세계 모든 물리학과에서 수업 시간에 복잡하고 난해한 교과서를 이용하지는 않을 것이다. 상대성이론과 양자역학을 정확하게 이해하려면 엄밀한 수학을 이용해서 제대로 배워야한다. 그래서 교양과학도서를 통해 상대성이론과 양자역학을 배우는 데에는 근본적인 한계가 있다는 사실을 명심해야 한다.
다만 그럼에도 현대물리학을 소개하는 책을 쓰는 저자들은 어쩔 수 없이 자기 나름의 필요에 따라 상대성이론과 양자역학을 정리해서 제시하게 마련이다. 여기서 소개하는 도서들도 마찬가지이다. 저자들마다 각자의 시선으로 상대성이론과 양자역학을 이해하고 기술하는 방식을 독자들이 비교하면서 읽는 것도 즐거운 일일 것이다. -11~12쪽

《프린키피아》는 뉴턴역학 또는 고전역학을 정립했고 이로써 과학혁명을 완성했다는 데에 큰 의의가 있다. 뉴턴의 성공 스토리는 다른 영역으로도 퍼져나갔다. 이후 라부아지에가 이끈 화학혁명도 뉴턴주의의 영향을 크게 받았다. 과학뿐만 아니라 프랑스에서는 계몽주의 사조가 성립하는 데에도 뉴턴주의가 큰 영향을 끼쳤다. ‘과학’이라는 말은 이후에 등장했지만 뉴턴이 《프린키피아》에서 ‘자연철학’을 그 ‘수학적 원리’에 따라 다루는 방식이 크게 유행하게 되었고 전방위적으로 퍼져나갔다. 이런 의미에서 《프린키피아》는 인류의 역사를 바꾸는 데 결정적으로 기여한 책 중의 하나임에 분명하다. -77쪽

《상대론》은 말하자면 상대성이론을 ‘저자 직강’으로 접할 수 있는 ‘원전’이다. 총 3부 32장과 부록 5장으로 이루어져 있지만 각 장의 분량이 4쪽 내외로 간결하다. 그러나 상대성이론의 핵심만 담고 있기에 이 책만 읽어도 상대성이론의 큰 줄기를 이해할 수 있을 것이다. 예컨대 9장 ‘동시성의 상대성’에 나오는 기차 추론은 현대의 교과서에도 아직까지 단골로 등장하는 예시다.
책을 읽는 동안 깔끔하고 명료한 논리 전개에 역시 아인슈타인이라는 감탄사가 자기도 모르게 나오지 않을 수 없다. 상대성이론에 대한 약간의 지식이 있는 사람이라면 이 책을 훨씬 수월하게 읽을 수 있을 것이다. -108~109쪽

20세기를 특징짓는 단 하나의 장면을 꼽으라면 나는 주저 없이 1945년 8월 6일 히로시마에 피어오른 버섯구름을 선택한다. 그 이전과 이후 세상을 뚜렷하게 구분하는 수많은 요소들이 거기에 함축돼 있기 때문이다. 무엇보다 우리 인류는 완전히 새로운 종류의 에너지를 손에 넣게 되었다. 원자핵 속에 감춰졌던 그 에너지는 이전에 인류가 사용하던 에너지보다 최소 수백만 배나 더 큰 에너지를 쏟아낼 수 있다. 그렇게 큰 에너지가 일시에 분출하도록 만든 핵무기는 도시 하나를 완전히 절멸시킬 위력을 가졌으며, 그 때문에 오랜 세월 인류의 역사와 함께 했던 전쟁의 개념조차 바뀌어버렸다. 또한 핵무기의 등장과 일본의 패망으로 형성된 전후질서는 21세기인 지금까지도 큰 틀에서 유지되고 있다. 그 모든 것을 가능하게 한 것이 물리학자들이었다는 점도 흥미롭다. 히로시마의 버섯구름은 과학자들이 어떻게 세상을 바꿀 수 있는지를 역사상 가장 극명한 방식으로 보여준다.
인류의 역사를 바꾼 핵무기는 대체 어떻게 만들어졌을까? 이 질문이 궁금하다면 꼭 읽어야 할 책이 바로 《원자폭탄 만들기》다. -156~157쪽

오펜하이머의 기구한 일생은 과학과 사회의 관계, 과학자의 윤리의식과 사회적 책임 등 결코 가볍지 않은 문제에 관한 고민거리를 던져준다. 특히 맨해튼 프로젝트는 20세기 과학의 대표적인 특성인 이른바 빅사이언스의 본격적인 시작이어서, 과학과 사회가 만나는 방식이 극적으로 전환되고 있었고, 그 속에서 과학자들의 역할과 책임 또한 예전처럼 간단하지 않게 되었다. 《아메리칸 프로메테우스》는 프로메테우스적인 삶을 살았던 한 영웅의 복잡 다면한 모습을 층층이 파헤쳐 과학이란 무엇이며 우리에게 어떤 의미인지 다시 묻고 있다. -175쪽

카오스 이론이 상대성이론과 양자역학의 뒤를 잇는 새로운 과학혁명(“20세기 물리학에서의 세 번째 대혁명”)인지에 대해서는 여러 의견이 있을 수 있다. 다만 기존의 깔끔하게 정해진 답만 잘 찾아내던 과학의 울타리 바깥에 놓여 있던 실제의 복잡한 자연 현상을 과학적으로 분석하고 이해할 수 있는 길을 열었고, 학문적으로는 비선형 동역학의 중요성을 일깨웠다는 점에서 카오스 이론의 가치는 여전히 높이 평가받아 마땅하다. -224쪽

《링크》에서는 네트워크 과학이 정립되는 여정을 쫓아가는 무협지 같은 이야기가 펼쳐진다. 각 장마다 정말 다양하고 흥미로운 사례들이 풍성하게 등장한다. 사건들 자체도 아주 세부적으로 묘사하고 있어 읽는 재미가 쏠쏠하다. 그러면서도 그 모든 이야기들이 본문의 주제와 톱니바퀴처럼 잘 맞물려 돌아간다. 환원주의적 관점에서 입자물리학을 연구하는 나 같은 물리학자도 새롭고 흥미롭게 배울 수 있는 내용이 많다. 특히 인간 사회와 자연의 복잡한 현상을 네트워크라는 시선으로 새롭게 바라볼 수 있는 계기를 마련해 준다는 점에서 이 책은 일반인들에게도 무척 유익할 것이라 확신한다. -233~234쪽

처음 덧차원의 이론들이 나왔을 때 학계에서는 SF 같은 논문이 나왔다는 평가도 있었다. 사실 인간 인식의 프런티어 경계선에서는 과학과 SF가 잘 구분되지 않는 경우가 많다. 덧차원의 이론도 그 희미한 경계의 어딘가에서 출발한 아이디어다. 앞서 소개했듯이 킵 손이 《블랙홀과 시간여행》의 프롤로그를 SF 스토리로 시작한 것이나 마지막 장을 ‘웜홀과 시간여행’ 같은 주제로 잡은 것도 우연이 아니다. 역시나 인간 인식의 경계를 한 발짝 더 넓히는 데 필요한 것은 틀에 얽매인 ‘기존’ 지식이 아니라 그 틀을 깨고 나가는 상상력이다. -290쪽

출판사 서평

30권의 물리학 명저를 통해
물리학이 걸어온 사고의 혁신, 과학혁명의 여정에 동행한다

우리는 어떻게 존재할까? 물질은 무엇으로 이루어져 있을까? 세상은 어떻게 움직일까? 가장 작은 원자부터 광대한 우주와 시간의 비밀까지, 인간이 궁금해하는 모든 질문에 답해주는 물리학은 상당히 매력적인 학문이다. 하지만 깊고도 넓은 학문인 만큼, 교양으로서 물리학에 다가서기란 결코 쉽지 않다. 어디서부터 어떻게 시작해야 할지 알 수 없을뿐더러 조금만 깊이 들여다보아도 어려운 이론과 수식이 펼쳐지기 때문이다.

《세계 물리학 필독서 30》은 물리학에 대한 이런 막연한 갈증과 낯섦을 해결하기 위한 책이다. 이 책의 저자 이종필 교수는 물리학의 저변을 넓히기 위해 여러 권의 대중 과학서를 집필하는 한편 과학 커뮤니케이터로도 활발히 활동해온 물리학자이다. 현재 건국대학교 상허교양대학 교수로 재직 중인 저자는, 2016년 건국대학교에 교양대학이 처음 생길 때 교수로 부임하면서 학생들에게 교양으로서 과학을 어떻게 알려주어야 할 것인가를 고민했으며, 그 오랜 고민에 대한 답으로서 이 책을 써냈다.

저자는 인공지능 기술이 놀랍도록 발전하고 있는 이 시대에도 가장 기본적인 출발점은 언제나 ‘고전 명작’일 수밖에 없다고 말한다. 그렇기에 물리학 역사에서 중요한 위치를 점하고 있는 책이나 그러한 역할을 했던 인물이 쓴 책을 한데 엮음으로써, 물리학 발전의 역사를 전체적으로 엿볼 수 있도록 이 책을 구성했다.

플라톤의 《티마이오스》와 아리스토텔레스의 《자연학》으로 시작하여 뉴턴의 《프린키피아》로 나아가는 이 책은, 과학적 사고의 혁신이 과학혁명을 불러온 과정을 이해하는 데 큰 도움을 준다. 그야말로 고전 명작이라 평가할 수 있는 고대 과학(철학)자들의 저작들을 지나면 알베르트 아인슈타인, 베르너 하이젠베르크, 리처드 파인만, 스티븐 호킹처럼 이름만 대면 누구나 알 만한 위대한 과학자들의 저서로 이어진다. 또한 킵 손이나 안톤 차일링거처럼 최근에 노벨상을 수상한 과학자들의 저작 또한 저자의 친절한 설명으로 직강할 수 있다.
그 밖에도 전문성과 대중성을 모두 잡았다고 평가받는 앨버트 라슬로 바라바시의 《링크》, 레너드 서스킨드의 《우주의 풍경》, 리사 랜들의 《숨겨진 우주》 등 현 시대 가장 뛰어난 과학자들의 책도 안내받을 수 있다. 《아메리칸 프로메테우스》나 《코스모스》 《시간의 역사》처럼 구매한 사람은 많지만 끝까지 읽은 사람은 많지 않은 명저들에 대한 소개와 해설도 이 책에서 빼놓을 수 없는 독서의 즐거움이다.

각각의 책들을 최대한 독립적으로 설명해 원하는 항목만 골라서 읽더라도 큰 무리가 없게끔 구성했으며, 더 자세한 지식을 알고 싶은 독자를 위해 ‘같이 읽으면 좋은 책’도 소개하고 있다. 이 한 권의 책만으로도 해당 저작에서 다루고 있는 중요한 과학적 내용과 배경을 어느 정도 이해할 수 있도록 쓰였다는 점은, 독자들을 폭넓은 물리학의 세계로 이끌고자 하는 저자의 의도를 잘 보여준다.

물리학의 맥락을 넓고 다채롭게 짚어주는 《세계 물리학 필독서 30》은 과학에 대한 일반 독자들의 호기심을 충족시킬 뿐만 아니라, 더 깊고도 세부적인 물리학의 세계로 다가가기 위한 출발점이 되어줄 것이다.


교양 과학의 지평을 넓히는
짜릿한 지적 경험으로의 초대

저자는 우리가 과학책 몇 권으로 물리학을 이해한다는 건 어렵다고 말한다. 특히 현대물리학의 두 기둥인 ‘상대성 이론’과 ‘양자역학’은 엄밀한 수학을 이용해서 제대로 배 워야 하는 학문이며, 물리학도들조차 그 이해의 과정이 쉽지 않다고 단언한다. 즉 교양 과학 도서를 통해 상대성이론과 양자역학을 배우는 데에는 근본적인 한계가 있다는 사실을 명심해야 한다는 것이다.
그럼에도 우리가 이 책에서 추천하는 물리학 고전들을 읽어야 하는 이유는 메타지식의 관점에서 지식의 맥락을 관조하는 경험이 무엇보다 중요하기 때문이다. 이 책에 소개된 필독서들을 완벽하게 이해하는 것이 중요한 것이 아니라, 물리학이 걸어온 혁명적 사고의 여정을 천천히 따라 걸으면서 그 맥락을 짚어나가고 구경하는 지적인 경험 자체가 중요한 것임을 저자는 강조한다.

이 책에서 소개하는 물리학 고전들은 과학의 역사를 조망하고 과학적 사고의 여정을 파악하는 데 큰 도움이 될 만한 책들이다. 특정한 물리학 이론이나 수식에 대한 이해가 아니라, 교양으로서의 물리학, 거대한 지식의 맥락 가운데 하나로서의 물리학을 알고 싶다면 이 책 《세계 물리학 필독서 30》을 추천한다. 읽는 것만으로도 짜릿하고 놀라운 지적 경험을 하게 될 것이다.

작가정보

저자(글) 이종필

1971년 부산에서 태어났다. 현재 건국대학교 상허교양대학 교수로 재직 중이며, 물리학자이자 과학 커뮤니케이터로 활동 중이다. 서울대학교 물리학과를 졸업하고 같은 대학원에서 입자 물리학으로 박사학위를 받았다. 한국과학기술원KAIST 부설 고등과학원KIAS, 연세대학교, 서울과학기술대학교에서 연구원으로, 고려대학교에서 연구교수로 재직했다.
2016년 건국대학교에 교양대학이 처음 생길 때 교수로 부임하면서 학생들에게 교양으로서 과학을 어떻게 가르쳐야 할 것인가를 고민했으며, 가장 기본적인 출발점으로서 대학생들이 꼭 읽어야 할 좋은 책들을 선정하고자 했다. 더불어 이에 대한 길잡이 안내서를 만든다면, 이 책을 중심으로 관련된 주제들의 그물망을 만들고 자연스럽게 학문의 지형도를 구축할 수 있으리라 생각했다. 저자의 이 오랜 고민을 담아 《세계 물리학 필독서 30》을 집필하게 되었다. 꼭 해야만 하는 오랜 숙제를 시작하는 마음으로, 또한 언젠가 실행할 과업의 출발점이 될 책을 만든다는 마음으로 이 책을 써냈다.
저서로 《샐러리맨, 아인슈타인 되기 프로젝트》 《우리의 태도가 과학적일 때》 《신의 입자를 찾아서》 《이종필 교수의 인터스텔라》 《물리학 클래식》 등이 있고, 번역서로 《물리의 정석》 시리즈, 《그림으로 보는 모든 순간의 과학》 《블랙홀 전쟁》 《최종 이론의 꿈》 등이 있다.