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소매치기도 뉴턴은 안다 시즌2

저자 : 최상일

출판사 : 한승

출판년도 : 2012년 08월

소매치기도 뉴턴은 안다 시즌2

저자 : 최상일 / 출판사 : 한승

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저자 : 레오니트 아자로프 / 출판사 : 아인북스

자연은 어떻게 움직이는가?

저자 : 페르 박 / 출판사 : 한승

최상일 지음
한승 / 2012년 8월 / 252쪽 / 13,000원

▣ 저자 최상일
1953년 서울대학교 문리과대학 화학과를 졸업하였다. 1955년에 동 대학원에서 이학석사학위를 받고, 1956년에 도미하여 1960년 말 브라운 대학에서 화학 전공으로 이학박사학위를 받았다. 그 후 1년간 그곳에서 박사후 연구원으로 분자충돌 및 통계역학에 관해 연구하였고, 시카고 대학에서 1년 6개월 동안 박사후 연구원으로 근무하였다. 이 기간 동안에 연구한 유기화합물 고체의 전자구조에 관한 연구결과가 높이 평가받아 노스캐롤라이나 대학(UNC)의 물리학과 조교수로 부임하였다.

1989년 물리 및 천문학과의 주임교수를 마지막으로 오랜 세월 동안 근무한 UNC를 떠나 포항공과대학교 물리학과에 부임하여 물리학과 주임교수, 기초과학연구소장, 대학원장, 대학교육개발센터장 등을 역임하면서 교육에 종사해 왔다. 재미한인과학기술자협회 회장으로 봉사했으며, 포항공대 총동창회 10주년 기념총회에서 Best Teacher 감사패를 수여받았다. 학자로서의 업적을 인정받아 미국 물리학회 펠로우로 선출되고 한국과학기술한림원 원로회원으로 활동하고 있다. 저서로 『소매치기도 뉴턴은 안다』가 있으며 이 책으로 제20회 한국과학기술도서 저작상을 수상하였다.

▣ Short Summary
2,300년 전 무렵에 그리스의 대학자 아리스토텔레스는 “같은 높이에서 물체를 떨어뜨리면 무거운 물체가 가벼운 물체보다 무거운 만큼 더 빨리 떨어진다.”고 했다. 너무나 당연한 것 같아서 그랬는지 거의 1,700년 동안 아무도 이에 의심을 품고 실제로 실험해보지 않았다. 그러나 16세기가 저물어 가던 시기에, 권위적인 교수의 태도에 싫증을 느껴 대학을 그만둔 갈릴레오가 논리적 사고와 창의적 실험방법을 사용하여 그 사실을 검토해 떨어지는 물체의 거리와 속도를 수식으로 나타냈다. 이 업적이 현대과학의 시작이라고 할 수 있다.

이를 계기로 자연현상을 이해하려고 노력하던 학자들은 일상생활에서 관찰되는 여러 현상을 수학 법칙으로 기술하려고 노력했다. 그 가운데 가장 대표적이고 중요한 결과가 떨어지는 물체에 관한 갈릴레오의 결론과 그의 상대성 이론 그리고 뉴턴의 미적분법, 중력법칙, 물체의 운동 법칙 등이다. 이런 노력은 그 후에도 계속되었으며, 1800년대에는 빛과 전자기 현상의 법칙을 수식화하기에 이르렀고, 1900년대에 이르러 이런 법칙이 일상생활에서 경험하지 못하는 영역으로까지 비약적으로 발전했다.

갈릴레오의 상대성 이론이 아인슈타인의 특수 상대성 이론으로 발전하고, 중력법칙이 아인슈타인의 일반 상대성 이론으로 설명되고, 일상생활에서 보는 물체뿐만 아니라 이들에 비해 너무 작은 미시적인 알갱이에까지 적용되는 양자역학으로, 뉴턴의 역학이 발전했다. 상대성 이론과 양자역학 이전의 물리학을 ‘고전물리학’이라 하는데, 이들은 일상생활에서 관찰되는 현상에서 나온 학문이기 때문에 비교적 직관적이다. 그래서 고전물리학은 비교적 이해하기 쉽다고 할 수 있다.

반면 양자역학은 원자‧분자의 구조 및 결합상태와 화학반응을 설명하고 예측할 수 있게 한다. 반도체 같은 고체의 여러 성질을 설명하고, 트랜지스터 개발에 큰 도움을 준 양자역학은 첨단과학기술에 기여한 학문이다. 양자역학은 큰 분자의 성질을 이해하는 데 도움을 주어 생물분자과학 발전에 이바지했고, 생명과학기술(바이오텍) 연구 및 산업에 기여했다.

환경오염과 지구 온도 상승 때문에 생기는 문제를 해결하려면 과학 발전이 빠른 속도로 이루어져야 할 뿐만 아니라 과학의 방법과 지식을 이해하는 일반대중의 뒷받침이 필요하다. 과학교육은 주위에서 늘 일어나는 현상에 기존 법칙을 적용하는 방법과, 이들 현상을 분석하여 법칙을 찾고 정량화하는 방법으로 훈련시켜야 한다. 그뿐 아니라 새로운 관점에서 관찰하고 고찰하는 능력도 키워야 한다.

시간과 공간의 개념에 혁명을 일으킨 아인슈타인은 “사람들은 성장하면서 어릴 때 갖고 있던 시간과 공간에 대한 호기심에서 벗어나지만, 나는 성장이 늦어서 나이가 들어서도 그 호기심에서 벗어나지 못했다.”고 했다. 그가 이 호기심에서 벗어났더라면 그의 상대성 이론은 탄생하지 못했을 것이고, 원자력이란 개념조차 없었을 것이다. 과학을 발전시키려면 많은 사람들이 주변에서 일어나는 현상에 대한 호기심을 갖도록 독려해야 한다.

여러 가지 짧은 물리 이야기와 과거의 거장 갈릴레오, 데카르트, 뉴턴, 맥스웰, 아인슈타인이 앞서간 분들의 업적을 어떻게 이용하여 자기 업적을 이루었는지에 관한 이야기들은 물리학뿐 아니라 과학을 즐기고 이해하고 과학의 방법을 익히는 데 많은 도움이 될 것이다.

▣ 차례
책머리에

1 물체의 운동 이야기
사람은 가속도에 민감하다 / 왜 물속에서 쏘는 총알은 길쭉한가?
스키 타는 사람 / 관성 이야기 / 돌팔매질 / 지구의 양극에서 길을 잃다
알갱이의 숙명 / 원심력과 자전거 / 굴러 돌아오는 골프공
전자의 스핀 / 골프공은 보조개가 많아 / 사람과 사람 사이의 중력
상대성 이론과 알갱이의 가속

2 전기와 자기, 그리고 빛
투명인간의 조건 / 왜 물고기는 물 밖으로 나가면 보이지 않을까?
먼 곳이 얕아 보이는 목욕통 / 유리 속에서는 붉은빛이 푸른빛보다 더 빠르다
안개의 색깔 / 고압전선 아래서 / 돛단배 우주선 / 라디오 안테나와 방향 탐지기
AM과 FM / 멀어지는 기차의 기적 소리와 멀어지는 은하계의 빛(도플러 효과)
정전기 방전 화재 / 먼지 제거기 / 새의 감전 / 전기화학의 기초 / 연료전지

3 액체와 열, 그리고……
회전하는 커피 표면은 무슨 곡면일까? / 추운 날 연못 속의 잉어
사막에서 검은 옷? / 액체가 기체로 변할 때 / ‘하~’, ‘후~’ 입바람
구름은 어떻게 생길까? / 소금과 얼음과 증기압력
해수욕장에 밀려오는 파도 / 굽이굽이 흐르는 강물 / 급하면 돌아가라
영화 <걸리버 여행기>를 보고 / 지구 크기 재기

4 물리의 역사 이야기
과학혁명 / 갈릴레오의 새로운 과학 / 데카르트의 해석기하학
아이작 뉴턴 이야기 / 맥스웰의 전자기학 이론 / 아인슈타인의 상대성 이론