[목 차]

머리말_우리는 어쩌다 과학을 믿게 되었을까?

이 책을 읽기 전에

놀라운 주장에는 놀라운 증거가 필요하다

과학자들이 과학 이론을 믿는 방법

1장 빛은 무엇일까?

빛은 파동일까, 입자일까? | 1921년 수상자 앨버트 아인슈타인 외

· 물리학자는 권위를 믿지 않는다

빛으로 얼마나 정확히 측정할 수 있을까? | 1907년 수상자 앨버트 마이컬슨 외

· 원자시계와 GPS

빛을 이용한 기술들: 엑스레이, 원거리 통신, 레이저 | 1914년 수상자 막스 폰 라우에 외

· 과학계의 진정한 노벨상 금수저는 누구일까?

2장 이 세상은 무엇으로 이루어져 있을까?

원자는 정말 쪼갤 수 없을까? | 1902년 수상자 피터 제이만 외

· 당신은 누구에게 배웠습니까?

원자 스펙트럼의 미스터리 | 1922년 닐스 보어 외

· 물리학자와 노벨상

금을 만들 수 있다? | 1938년 수상자 엔리코 페르미 외

· 원한다면 언제든지 금을 만들 수 있다

3장 물성은 어떻게 결정될까?

물, 얼음, 수증기는 무엇이 다를까? | 1962년 수상자 레프 란다우 외

· 고온 초전도체 이야기

전하의 흐름을 제어할 수 있을까? | 2000년 수상자 잭 킬비 외

· 디지털 문명의 밑그림을 그린 강대원 박사

기준을 정하는 법 | 1920년 수상자 샤를 기욤 외

· 물리 상수들은 정말 변하지 않을까?

4장 다시, 이 세상은 무엇으로 이루어져 있을까?

양성자와 중성자는 어떻게 붙어 있을까? | 1936년 수상자 칼 앤더슨 외

· 팔방미인 알바레즈

에너지는 항상 보존될까? | 1988년 수상자 잭 스타인버거 외

· 반입자와 베타 붕괴, 그리고 PET

거울 안 세상과 거울 밖 세상은 같을까? | 1957년 수상자 양전닝 외

· 노벨상 메이커 이휘소 박사

5장 이 세상은 얼마나 넓고 오래되었을까?

뉴턴의 법칙은 정말 완벽할까? | 1993년 수상자 러셀 헐스 외

· 중력파와 LIGO 실험

우주는 무한하고 영원할까? | 1974년 수상자 마틴 라일 외

· 우주는 오늘도 감속 팽창 중?

별이 빛나는 법 | 1967년 수상자 한스 베테 외

· 인공 태양 이야기

맺음말 어디까지 믿을 것인가?

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참고문헌

[본 문]

***이 책은 어떤 질문에 대한 정답을 곧바로 제시하는 방식으로 쓰지 않았다. 대신 역사 속에서 물리학자들이 어떤 질문과 마주하게 되었는지, 무엇을 의심했고 무엇을 끝내 포기하지 않았는지를 하나씩 되짚어 보고자 한다. 오늘날 철옹성처럼 보이는 물리학 이론들이 어떤 선택과 논쟁, 합의의 결과로 받아들여졌는지를 이해한다면 우리는 그 이론들을 단순히 외우는 대신 왜 믿을 만한지를 스스로 판단할 수 있게 된다. (10쪽)

***반면, 빛의 에너지는 입자의 개수가 아닌 주파수에 비례하고 파장이 긴 빛(주파수가 짧은 빛)은 에너지가 적으므로, 전자가 빛 입자를 흡수하더라도 전극 밖으로 튀어나올 충분한 에너지를 갖지 못한다. 그래서 긴 파장의 빛에서는 광전 효과가 발생하지 않는다는 게 아인슈타인의 설명이었다. 독자들도 익히 알다시피 아인슈타인이 물리학계에 끼친 영향은 이 정도에서 끝나지 않는다. 하지만 1921년에 그가 노벨 물리학상을 수상한 결정적인 공로는 바로 이것, 광전 효과를 설명한 이론이었다. (30쪽)

*** 전하를 띤 입자가 전자기장의 영향을 받는 이유도 이 때문이다. 이 발견은 물리학자들에게 큰 영감을 주었다. ‘그렇다면 U(1) 말고 다른 형태의 게이지 대칭을 적용하면, 다른 힘도 비슷한 방식으로 설명할 수 있지 않을까?’ 이 질문은 자연스럽게 새로운 도전을 불러왔다. 강한 핵력, 약한 핵력, 심지어 중력까지 서로 다른 힘들을 하나의 게이지 대칭으로 통합할 수 있을까? 적은 원리로 많은 현상을 설명하고자 하는 물리학자들에게 이것은 매력적인 아이디어였다. 실제로 수많은 이론 물리학자들이 여기에 뛰어들었다. (282쪽)

***이 질문은 1920년 미국 국립과학원에서 열린 ‘대논쟁(The Great Debate)’으로 공식화되었다. 이 논쟁은 할로 섀플리와 히버 커티스를 중심으로 전개되었다. 관측되는 나선 성운이 우리 은하 내부에 속한 천체인지 아니면 우리 은하 바깥에 독립적으로 존재하는 천체인지가 핵심 쟁점이었다. 허블은 이 문제에 관측으로 답했다. 그는 안드로메다 성운(안드로메다은하)에서 세페이드 변광성을 발견했고, 변광 주기와 밝기의 관계를 이용해 그 거리를 정량적으로 계산했다. 그 결과 안드로메다 성운은 우리 은하와는 비교할 수 없을 만큼 멀리 떨어져 있었고, 이는 우리 은하가 우주의 전부가 아니라 수많은 은하 가운데 하나일 뿐이라는 사실을 분명히 했다. 허블의 관측으로 대논쟁은 사실상 종결되었다. (328쪽)

궤도 (과학 커뮤니케이터, DGIST 특임교수, 『과학이 필요한 시간』의 저자)
이제 더이상 좋은 과학책은 지식을 나열하지 않는다. 오히려 내가 이것을 왜 안다고 믿는지 묻게 만든다. 이 책은 바로 그 질문에서 출발해, 빛과 물질, 시간과 우주, 입자와 힘의 세계를 지나며 과학이 단순히 정답이 누적된 지식의 창고가 아니라 의심을 견디는 사유의 방식이라는 것을 과감하게 보여준다.
위대한 발견의 순간들은 어딘가 무심히 박제된 업적이 아니라, 인간이 자연 앞에서 겸손해지는 장면에 도달해야 비로소 되살아난다. 정밀한 시계가 길을 안내하고, 보이지 않는 파동이 몸속을 비추며, 태양의 불길이 지상의 에너지를 향한 꿈으로 이어지는 동안 우리는 깨닫는다. 과학을 믿는다는 것은 그저 권위에 기대는 버릇이 아니라, 더 좋은 질문 앞에 자신을 계속 내어놓는 도전이라는 것을. 물리학으로 세계를 설명하는 동시에 신뢰하는 법까지 안내하는 이 책을 혹시라도 어쩌다 읽게 되기를 소망한다.