호킹을 이긴 위대한 물리학자의진짜 물리학
스탠퍼드 대학교의 명강을 완벽 수록
(유튜브 누적 조회수 1000만 회)
《월 스트리트 저널》 선정 ‘최고의 책’
파인만의 『물리학 강의』를 잇는 21세기의 필수 교양

올해 7월 유럽 입자 물리 연구소의 대형 강입자 충돌기(Large Hadron Collider, LHC) 실험을 통해 새로운 입자가 발견되었다. 물리학자들은 이 입자가 우주의 4가지 기본 힘 중 하나인 강력 연구에 새로운 지평을 열어 줄 것이라 기대하고 있다. 힉스 입자에 이어 5년 만에 우주의 비밀을 풀어 줄 새로운 열쇠를 발견한 대형 강입자 충돌기는 둘레 27킬로미터, 연구 종사자 1만 명 이상의 규모를 자랑하는 ‘거대 과학’의 상징이다. 특히 입자 가속기 신규 건설 계획 발표는 천문학적 수치의 자본을 수반하는 물리학 연구들이 빠르게 보편화되고 있다는 사실을 말해 준다.

이러한 변화 속에서 물리학은 어느덧 현대인의 필수 교양이 되어 가고 있다. 이는 교육 과정에도 영향을 미쳐 2018년 융합형 과학 교육이 실시됨에 따라 문·이과 구분 없이 모든 수험생들이 과학 교과에 대비해야 한다. 게다가 2021학년도부터 실시되는 대학 수학 능력 평가에서는 과학 탐구 영역과 별개의 시험 과목으로 ‘통합 사회·통합 과학’이 추가되는 만큼, 과학 교육의 비중은 점점 더 늘어날 것이다. 그중에서도 물리는 탄탄한 수학 실력이 함께 요구되는 한편, 통섭의 시대상을 반영한 빅 히스토리 교육의 첫 장을 장식하고 있기도 하다. 따라서 과학 초심자와 수험생은 물론 기존의 ‘수포자’까지도 포괄할 수 있는 물리 입문서가 필요한 시점이다

이미 20세기 서구 사회는 리처드 파인만(Richard Feynman), 칼 세이건(Carl Sagan), 그리고 레너드 서스킨드(Leonard Susskind) 등 정상급 물리학자들의 대중 강연을 통해 교양 물리 열풍을 경험한 바 있다. 특히 끈 이론의 대가이자 ‘블랙홀 전쟁’을 통해 스티븐 호킹(Steven Hawking)을 논파했던 레너드 서스킨드는 유튜브 채널 SITP(Stanford Institute for Theoretical Physics)에서 지금까지도 꾸준히 일반인을 위한 물리 강의를 제공하고 있다. 누적 조회수 1000만 회에 이르는 그의 유튜브 강의 「최소한의 이론(Theoretical Minimum)」은 고전 역학, 양자 역학, 특수 상대성 이론 등 모든 물리 분야에서 정수만을 추출해 모은 결정체로서 각광받고 있다. 특히 고전 역학 편은 미국에서 교양 학습서 『최소한의 이론(The Theoretical Minimum)』으로 출간되어 《월 스트리트 저널(Wall Street Journal)》 2013년 ‘최고의 책’으로 선정되는 등 수많은 매체들의 찬사와 독자들의 사랑을 받아 왔다. 또한 양자 역학, 특수 상대성 이론 등 후속 편들의 잇따른 출간과 흥행은 서스킨드 강의에 대한 꾸준한 수요 증가를 보여 준다. 이제 이것은 교양으로서, 그리고 시험 대비 과목으로서 물리 교육 열풍이 불고 있는 국내 과학 출판 시장에서도 더 이상 예외가 아니다.

이번에 ㈜사이언스북스에서 새롭게 펴낸 『물리의 정석: 고전 역학 편』은 서스킨드의 『최소한의 이론』을 국내에서 유일하게 번역한 책이다. 한국어판의 제목은 바둑 용어 중 공격과 수비가 균형 잡힌 최선의 수(手)를 뜻하는 정석(定石) 개념을 빌려온 것으로, 서스킨드의 ‘최소한의 이론’과 일맥상통한다. 나아가 원서의 수식과 그래프의 오류를 바르게 고쳐 보완했다. ㈜메가스터디 스타 강사 출신의 이범 교육 평론가, 대중이 사랑하는 과학 커뮤니케이터 김상욱 부산 대학교 교수 등이 극찬한 만큼, 물리를 처음부터, 혹은 다시 한번 제대로 배우려는 수험생과 대학생, 일반인에게 최고의 책이 될 것이다. 한편 저명한 물리학자이자 과학 필자인 이종필 건국 대학교 교수가 번역했다는 사실은 기존 물리 입문서들보다 정확하고 뛰어난 내용 수준을 보증한다. 이미 서스킨드의 다른 책 『블랙홀 전쟁(The Black Hole War)』을 번역 출간한 바 있는 이종필 교수와 서스킨드의 새로운 합작품을 기대해 보아도 좋다.

서문 최소한의 이론 7
입문자는 도움이 필요해 11

1강 고전 물리학의 본성 15
막간 1 공간, 삼각법, 벡터 37
2강 운동 55
막간 2 적분법 79
3강 동역학 95
막간 3 편미분 117
4강 하나 이상의 입자로 이루어진 계 133
5강 에너지 147
6강 최소 작용의 원리 161
7강 대칭성과 보존 법칙 191
8강 해밀토니안 역학과 시간 이동 불변 213
9강 위상 공간 유체와 깁스-리우빌 정리 235
10강 푸아송 괄호, 각운동량, 대칭성 253
11강 전기력과 자기력 277
부록 중심력과 행성 궤도 305

옮긴이의 글 자연 원리 이해의 정석 326
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