시작하는 글
1 장
우주는 어떤 모습을 하고 있을까?
볼 수 있는 세상의 끝 | 우주의 크기
끝없는 유한함 | 관측 가능한 우주 너머
별 하나, 나 하나 | 우주에 있는 별의 개수
우주 속 인류의 보금자리 | 태양계 가족의 새 분류
해왕성을 넘어 | 태양계의 먼 천체들
영원하지 않는 이웃 | 가까운 항성들
용이 사는 개울 | 새로 밝혀진 우리은하의 구조
약육강식의 세계 | 은하들의 상호작용
떠돌며 무리 지으며 | 은하군과 은하단
장대함의 끝 |필라멘트, 장성 그리고 보이드
천체가 거대한 이유 | 우주팽창의 발견 과정
기이한 팽창 | 우주팽창에 대한 오해들
태초의 열은 어디로 갔을까 | 빅뱅의 증거들
우주의 불꽃놀이? | 빅뱅에 대한 오해들
빛으로 이루어진 화석 | 우주배경복사
보이진 않지만 존재하는 | 암흑물질의 존재 근거
존재하지만 정체를 모르는 | 암흑물질의 후보들
가속페달을 밟은 우주 | 암흑에너지
아인슈타인의 위대한 실수 | 장 방정식과 우주상수
텅 빈 곳에도 있는 그것 | 진공에너지
기적 같은 우연의 일치 | 표준빅뱅이론의 의문점들
상상을 초월하는 팽창 | 인플레이션
모든 물질의 기원 | 우주에 물질이 있는 이유
우주물리학자들이 쓴 시나리오 | 우주의 과거사
2 장
물질은 어떻게 구성되어 있는가?
원자는 실체인가? | 원자의 실제 모습
인간지식의 금자탑 | 양자와 양자역학
원자보다 작은 것들 | 전자와 원자핵의 발견 이야기
건포도 푸딩에서 행성으로 | 보어의 원자모형
식당 테이블 보에 적은 수식 | 물질파
돌지 않는 이상한 팽이 | 전자의 스핀
아이들의 물리학 | 양자역학의 탄생
에로틱한 폭발 | 슈뢰딩거 방정식
펜치로 티눈 빼기 | 하이젠베르크와 불확정성 원리
음의 에너지로 가득 찬 세상 | 반물질
양자역학의 주류적 견해 | 코펜하겐 해석
신이 무엇을 하든 참견 말라 | 아인슈타인의 패배
동시에 죽어 있고 살아 있기 | 슈뢰딩거의 고양이
하나로 얽힌 세상 | EPR 역
빅뱅부터 양자역학 그리고 끈이론까지
세상 모든 것이 궁금한 당신을 위한 과학 이야기
‘세상은 왜 없지 않고 존재할까? 우리는 왜 여기에 있을까?’
이처럼 심오하고 궁극적인 질문은 과학의 영역이 아닌 것으로 여겨졌다. 하지만 <유니버스>의 저자는 “21세기는 궁극의 질문에 대해 과학이 어느 정도 의미 있는 답들을 내놓기 시작한 최초의 시대로 기록될 것”이라고 말한다. 나아가 저자는 “우리는 지금, 세상의 근원을 추론이 아닌 객관적 사실에 입각해 규명하려는 전대미문의 지적 대모험 시대를 살고 있다”고 강조한다.
16세기 갈릴레오 갈릴레이의 지동설을 시작으로 코페르니쿠스, 케플러, 뉴턴으로 이어지는 과학 세계의 획기적 진보는 ‘과학혁명’으로 명명된다. 그런데 20세기 후반 이뤄진 과학의 진보는 16세기의 과학혁명을 압도한다. 먼저 과학의 전 분야에서 새로운 도구들이 등장해 혁명을 일으켰다. 다음으로 물리학을 바탕으로 전자, 정보, 컴퓨터공학이 비약적으로 발전했다. 그리고 분자생물학, 뇌과학, 인지과학의 발전이 과학혁명을 가속했다. 한편 지금껏 축적된 과학적 지식은 유기적으로 연결되며, 과학이 인식할 수 있고 설명 가능한 세계의 깊이와 범위가 기하급수적으로 확장됐다. 저자는 과학계의 최근 20여 년을 격동적인 ‘지적 대혁명’의 시기라고 명명한다.
<유니버스>는 우주와 물질에 관한 분야에서 현대과학이 이뤄낸 중요한 성취와 핵심 이론을 집대성했다. 1장에 등장하는 ‘페르미 버블’, ‘암흑 물질’, ‘암흑 에너지’ 등은 우리가 속한 우주의 모습을 인식할 수 있게 하는 핵심요소다. 한편 ‘우주배경복사’와 ‘표준빅뱅 이론’은 우주의 기원과 미래를 설명한다. 2장에서는 ‘양자역학’과 ‘표준모형’이 소개된다. 두 이론은 우주를 구성하는 가장 작은 입자들에 관한 이론으로서, 물질의 실체를 파악하는 핵심 이론이다. 마지막 3장은 상대성이론과 양자역학을 통합하는 최신의 이론을 다룬다. 예컨대 ‘끈 이론’, ‘M-이론’, ‘막 세계 가설’ 등 최신이론들은 우주와
