서문
제1장 역학적 세계관의 대두
위대한 추리소설
최초의 실마리
벡터
운동의 수수께끼
남은 하나의 실마리
열은 물질인가?
롤러코스터
교환율
철학적 배경
물질의 운동론
제2장 역학적 세계관의 몰락
두 가지 전기 유체
자기 유체
첫 번째 심각한 문제
빛의 속도
물질로서의 빛
색의 수수께끼
파동이란 무엇인가?
빛의 파동 이론
광파는 횡파일까, 종파일까?
에테르와 역학적 세계관
제3장 역장과 상대성
표현 방식으로서의 역장
역장 이론의 두 기둥
실재하는 역장
역장과 에테르
역학적 지지대
에테르와 운동
시간, 거리, 상대성
상대성과 역학
시공간 연속체
일반 상대성
승강기의 안팎
기하와 실험
일반 상대성이론의 입증
역장과 물질
제4장 양자
연속성-불연속성
물질과 전기의 기본량
광양자
빛의 스펙트럼
물질의 파동
확률파
물리학과 현실
옮긴이의 말
내용을 간략하게 살펴보면 이 책은 운동이라는 물리학의 가장 기초적인 문제에 대한 고찰로 시작된다. 2천 년 가까이 유지되어 온 아리스토텔레스의 자연관이 갈릴레오와 뉴턴의 고전역학에 의해 붕괴되면서 새로운 역학적 세계관이 형성된 것은 진정한 과학이라 할 수 있는 근대 과학의 출발점이 되었다. 갈릴레오가 발견하고 사용한 과학적 추론 방식은 과학뿐 아니라 인간 사고의 역사에서 가장 중요한 업적 중 하나이며 갈릴레오가 발견하고 뉴턴이 간결하게 정리한 고전역학의 세계관은 인간의 세계관을 근본적으로 변화시켰다.
하지만 완벽한 세계관으로 보였던 역학적 세계관은 전자기와 광학의 영역에서 큰 난관을 겪게 된다. 빛의 입자 이론과 파동 이론의 대립에서 물리학의 역사는 파동 이론의 손을 들어주게 된다. 하지만 빛이 전파될 수 있는 매질은 무엇이며 그 매질은 어떤 역학적 성질을 지니고 있는가. 광학 현상과 전자기 현상을 역학적으로 환원할 때 발생하는 난점은 너무 거대해서 결국 역학적 세계관은 포기할 수밖에 없게 된다.
뉴턴 이래 가장 중요한 개념으로 역장이 등장하게 되었고 이 역장은 전자기장의 구조를 서술하고 전기만이 아니라 광학 현상까지 설명할 수 있는 맥스웰 방정식의 발견을 불러왔다. 상대성이론은 고전역학적 물리 세계에 새로운 성질을 부여할 수밖에 없었기 때문에 등장했다. 상대성이론은 역학의 법칙을 변화시켰다. 운동하는 입자의 속도가 광속에 접근하면 고전역학의 법칙은 더 이상 유효하지 않게 된다. 또한 상대성이론은 질량과 에너지 사이의 연결 관계를 제안했다. 질량은 에너지이며 에너지에는 질량이 존재한다. 질량과 에너지 보존법칙은 상대성이론을 통해 하나로 합쳐져서 질량-에너지 보존법칙이 되었다. 상대성이론은 물리학에서 역장이라는 개념이 가지는 중요성을 훌륭하게 보여준다. 하지만 완벽하게 역장으로만 구성된 물리학은 정립되지 못했다. 일반 상대성이론은 아직 불완전하며 아직까지는 역장과 물질이라는 두 가지 개념의 존재를 모두 인정해야 한다.
원자 단위의 현상이 보여주는 다양한 관
