청소년을 위한 교양 물리학: 암흑 에너지

루미너리북스 교육출판 에디팅 팀 지음

루미너리북스 2025년 06월 21일 출간

작품소개

책소개

우리가 알고 있는 모든 별과 행성, 그리고 우리 자신까지 포함한 보통물질은 전체 우주의 겨우 5%에 불과하다는 사실을 아는가. 나머지 95%는 우리 눈에 보이지 않는 암흑물질과 암흑에너지로 구성되어 있다. 이 책은 현대 물리학이 밝혀낸 우주의 가장 놀라운 비밀 중 하나인 암흑에너지에 대한 이야기를 청소년의 눈높이에 맞춰 풀어낸다. 우주 전체에 균등하게 분포하면서 중력과 반대로 작용하여 우주를 가속 팽창시키는 이 신비로운 에너지의 정체는 21세기 물리학의 가장 큰 수수께끼로 남아있다.

1920년대 허블이 발견한 우주 팽창에서 시작하여 1998년 초신성 관측을 통한 우주 가속 팽창의 발견까지, 인류가 우주의 진실에 한 걸음씩 다가가는 과정을 생생하게 담았다. 베라 루빈이 은하 회전 곡선을 통해 암흑물질의 존재를 밝혀낸 이야기, 솔 펄머터와 아담 리스 팀이 먼 은하의 초신성을 관측하여 노벨물리학상을 받은 발견의 순간들이 마치 탐정 소설처럼 흥미진진하게 펼쳐진다. 윌킨슨 마이크로파 이방성 탐사선의 정밀한 우주 배경복사 관측과 제임스 웹 우주 망원경의 최신 발견들까지, 첨단 관측 기술이 어떻게 우주의 비밀을 하나씩 풀어내고 있는지 보여준다.

아인슈타인이 정적 우주를 위해 도입했다가 자신의 가장 큰 실수라고 후회했던 우주상수가 오늘날 암흑에너지의 핵심 개념으로 재평가받는 과정은 과학 이론의 발전이 얼마나 극적인지를 보여준다. 일반상대성이론이 예측한 중력렌즈 효과를 통해 암흑물질을 관측하는 방법, 양자역학의 불확정성 원리가 초기 우주의 밀도 요동을 만들어 은하 형성의 씨앗이 된 과정, 그리고 끈 이론과 다중우주론이 제시하는 새로운 우주관까지 현대 물리학의 최전선을 쉽고 명확하게 설명한다. 또한 지하 실험실에서 진행되는 암흑물질 직접 탐지 실험과 대형 강입자 충돌기에서의 입자 생성 시도들을 통해 이론과 실험이 어떻게 조화를 이루며 발전하는지 보여준다.

암흑에너지의 정체에 따라 우주는 영원히 팽창하는 빅 프리즈, 모든 것이 찢어지는 빅 립, 혹은 다시 수축하는 빅 크런치 중 하나의 운명을 맞게 된다. 이 책은 퀸테센스 이론, 팬텀 에너지, 수정된 중력 이론 등 암흑에너지를 설명하려는 다양한 이론적 시도들을 소개하면서, 각각이 예측하는 우주의 미래 시나리오를 제시한다. 대형 시놉틱 서베이 망원경과 유클리드 위성 같은 차세대 관측 장비들이 어떻게 암흑에너지의 비밀을 밝혀낼 수 있을지, 그리고 인공지능과 빅데이터 기술이 우주론 연구에 가져올 혁신까지 다룬다. 우주 상수 문제와 계층성 문제 같은 근본적인 미해결 과제들을 통해 인류가 우주의 궁극적 비밀을 이해하기 위해 넘어야 할 산들을 보여주며, 과학의 한계와 가능성을 동시에 탐구한다.

목차

1. 우주는 무엇으로 만들어졌을까
2. 허블과 팽창하는 우주
3. 빅뱅, 우주의 시작
4. 보이지 않는 암흑물질
5. 우주를 가속시키는 암흑에너지
6. 아인슈타인의 큰 실수
7. 폭발하는 별의 비밀
8. 우주 배경복사의 이야기
9. 중력과 휘어진 공간
10. 우주의 나이와 크기
11. 암흑에너지의 정체
12. 수정된 중력 이론
13. 우주의 운명 예측
14. 다중우주와 인간원리
15. 암흑에너지 탐지 기술
16. 초기 우주의 인플레이션
17. 은하와 은하단 진화
18. 양자역학과 우주론
19. 암흑 섹터의 물리학
20. 정밀 우주론의 시대
21. 실험실 속 우주
22. 미래의 우주 탐사
23. 남은 질문과 새 도전

작가정보

저자(글) 루미너리북스 교육출판 에디팅 팀

루미너리북스 교육 출판 에디팅 팀은 전문 교육 콘텐츠 기획자와 편집자들로 구성되어, 학생들의 눈높이에 맞춘 양질의 교육 도서를 제작하는 데 전념하고 있다. 각 분야별 전문가들과의 긴밀한 협업을 통해 정확하고 이해하기 쉬운 교육 콘텐츠를 개발하며, 특히 고등학생을 위한 대학 과목 선행학습 시리즈와 같은 혁신적인 교육 도서를 기획하고 있다.