현대 사회는 과학의 세계가 이끌어가는 세상이다. 이전 세기에 과학 혁명이라고 불리는 여러 획기적인 발견과 사고가 사람들 머릿속에 무의식적으로 자리 잡고 있다. 엄청난 발견이라고 불리는 여러 자연현상의 발견과 우주 탐사에 이르기까지, 과학은 그 끝이 어딘지 모를 정도로 빠르게 발전하고 있다. 이전의 과학적 발견과 이론은 단지 그것으로 끝나지 않는다. 우리 삶을 지배하고 있는 사고 과정에 깊이 영향을 미치고 있다. 하지만 안타깝게도 대부분의 일반인들에게 과학은 그저 어려운 수학과 통계학이 따르는 어려운 학문으로 여겨진다. 그래서 이 책은 현대물리학의 최고 이론을 일반 독자들과 나누기 위해 수식을 쓰지 않고 전문적인 예비지식이 없는 사람이라도 현대물리학의 최고 이론을 이해할 수 있게 쓰였다. 우리가 과학 이야기를 할 때 한 번쯤은 들어본 <특수상대성이론>, <일반상대성이론>, <불확정성의 원리> 등 고도의 이론을 수식을 전혀 쓰지 않고 설명하였다. 현대물리학에 관심은 많으나 접근하기 어려워하는 청소년들과 지적 호기심을 불러일으키는 자연과학 이야기를 체계적이고 쉽게 알고 싶어 하는 일반 독자층 모두에게 추천한다.

I. 현대과학의 최첨단을 걷는 물리학 1. 사람의 어떤 공상도 뛰어넘는 기묘한 세계 사람의 지식욕에는 한계가 없다 고대 인도사람은 지구를 받치는 코끼리가 있다고 생각했다 뉴턴도 우물 안 개구리였다 자연에 대한 흥미와 신비성을 가르쳐 주는 현대물리학 새 이론은 언제나 광기가 있다 2. 우주에는 끝이 있는가? 「우주는 휘었다」아인슈타인의 우주론 <마이너스로 휜 면>은 말안장 모양을 한 면 휘어진 공간은 보이지 않는다 앞을 보고 있는데도 자기 뒷머리가 보이는 이상한 공간 은하계가 1회전 하는데 2억 년이 걸린다 우주 전체의 별은 1조의 1,000억 배 아인슈타인의 예상을 뒤엎은 실측 결과 3. 우주는 팽창하고 있다 20억 광년의 먼 성운도 망원경으로 보인다 우주의 나이는 250억 살, 반지름 50억 광년의 구체 우주 밖에는 물질도 공간도 없다 Ⅱ. 극미의 세계는 상식을 깨뜨린다 1. 물질의 최소단위는 무엇인가? 한 줌의 먼지 속에도 하나의 우주가 있다 원자는 전기력에 의해 두 부분으로 나뉜다 1cm3 안에 원자핵을 채우면 1억 톤의 무게가 된다 원자의 성질은 전자가 결정한다 2. 극미 세계의 불가사의 이중인격의 괴물 소립자 수면 위의 기름의 반사로 빛이 파인 것을 알 수 있다 소립자의 크기는 1조 분의 1mm 「빛은 파」라는 확신은 무너졌다 「빛은 입자이기도 하다」<아인슈타인의 광양자설> 현대판 요술 문 자동도어(Door) 빛이 드디어 소립자 그룹에 끼다 3. 얼마나 작은 것까지 보일까? 극미의 세계를 엿보는 방법 광학현미경으로 보이는 한계 물리학 사상 최대 발견의 하나인 <드브로이의 물질파> 극미 세계의 벽을 깬 전자현미경 전자현미경으로도 보이지 않는 기묘한 원자의 구조 만약 전자현미경으로 원자 내부가 보였다면 핵외전자는 유령처럼 운동한다 Ⅲ. 현대물리학은 자연의 본질을 밝혔다 1. 단념은 체념이 아니다 <단념의 철학> 알게 될까, 알 수 없을까? 그것이 문제다 보기만 해도 물체의 운동에 변화가 일어난다 <단념>은 <창조>의 모체 2. 위치와 속도를 생각하는 새 방식 <불확정성 원리> 더 이상 정확하게 알 수 없는 한계 왜 소립자는 파의 모습으로 나타날까? 전자는 구름 덩어리를 만든다 한 개의 전자는 두 곳 이상의 장소에 동시에 존재한다 야구공에도 파장이 있다 3. 자연의 안정을 유지하는 것 <플랑크 상수> 완전한 독창성을 지닌 h 발표되자 아무도 이해하지 못한 플랑크의 큰 발견 별도 지구도 사람도 플랑크 상수 덕분에 존재한다 유카와 박사만이 껄껄 웃은 <일부다처제> IV. 우주의 수수께끼를 푸는 소립자의 활약 1. 별은 영원히 빛나는가? 우주는 소립자에서 시작했다 납보다 무거운 수소기체의 형성 수소기체의 핵융합반응으로 별이 탄생했다 매초 약 6억 6,000만 톤의 수소를 태우는 태양 70억 년 뒤에는 별도 태양도 다 타버린다 2. 우주의 방랑자들 우주선의 고에너지를 전력으로 바꾸면… 우주선은 신성, 초신성의 폭발로 발생한다 우주에서의 거대한 자기장의 작용 <페르미 가속> 우주선이 되기까지는 몇 천만 년이나 걸린다 우주의 신비를 푸는 중성미자 V. 시간이 지연되고 공간이 수축하는 세계 1. 빛은 진공을 전파한다 우리의 몸을 1분마다 약 100개의 뮤(μ)중간자가 관통한다 준광속도 로켓이라면 50년 동안에 2,500광년을 날 수 있다 속도란 무엇인가? 어떤 고속이라도 빛을 따를 수 없다 2. 절대성의 부정 <특수 상대성이론> 1m의 막대는 10m의 막대이기도 하다 속도가 빨라지면 물체는 단축되고, 증대하고, 무거워진다 준광속도 로켓 안의 50년은 지구에서는 2,500년 걷고 있는 사람의 시계는 늦게 간다—뫼스바우어의 실험 결과 전자가 광속도로 날면 지구보다 무거워진다 3. 지구의 인력에 의한 시간의 지연 제창자 아인슈타인도 이해하지 못한 <일반 상대성이론> 우주정거장은 상대성이론의 실험실 만유인력은 공간을 휘게 한다 뉴턴이 설명하지 못한 천체 현상의 수수께끼 1층에 사는 사람은 4층에 사는 사람보다 오래 산다 4. 우주의 신비 용궁에서 돌아온 사람보다도 고독한 사람들 두께 1m 납의 벽을 꿰뚫는 수소원자 우주에는 고등생물이 존재한다 생명의 기원은 방사선인가? 우주인이 발신하는 전파를 찾는 미국의 오즈마 계획 VI. 물질세계의 궁극을 쫓아서 1. 전자현미경으로도 보이지 않는 것을 아는 방법 물질의 궁극에는 무엇이 있을까? 미스 인터내셔널을 전자계산기로 뽑는다 TV 속에도 전자가속장치가 있다 길이 3,200m의 기계로 극미의 소립자를 조사한다 2. 극미의 세계에 거대한 힘이 있다 유카와 박사의 예언은 맞았다 원자폭탄의 에너지원 원자핵분열은 이렇게 일어난다 원자력은 왜 강력한가? 파이중간자는 완전범죄의 피해자 하느님에게 빚을 지고 있는 파이중간자 사람도 소립자도 얼굴만으로 판단하지 못한다 유카와 이론은 이렇게 실증되었다 일본의 양성자가속장치 미국의 거대한 양성자가속장치 3. 소립자는 과연 궁극물질인가? 눈에 보이지 않는 소립자에도 발자국이 있다 소립자의 발자국을 보는 장치 윌슨의 안개상자 주전자의 물이 끓는 것은 우주선 때문이다 수사관도 물리학자도 발자국에서 범인을 추적한다 자연의 궁극은 중성미자일까? VII. 진공의 세계에서는 <무>에서 <유>가 생긴다 1. 진공은 무가 아니다 납 안도 틈새 투성이 물질이 존재하지 않는 진공은 없다 전기장도 자기장도 광자로 만들어졌다 만유인력은 소립자의 흐름이다 2. 자연은 한없이 깊다 전자를 순간적으로 없애는 것 진공은 소립자로 만원이다 현대물리학은 감각으로 잡을 수 없는 하나의 예술이다 만유인력도 차단할 수 있다 언제나 전파를 발사하고 있는 전파성운 우주는 한 개의 소립자에서 태어났다 반우주는 정말 존재할까? 물리학을 진보시키는 것은 지식보다 상상력 부록. 양자역학을 중심으로 한 연표