서문
1 중력
모든 물체는 다른 모든 물체를 끌어당긴다
2 전기
우리는 중력보다 1만의 10억 배의 10억 배의 10억 배의 10억 배나 더 강한 힘을 이용해서 세상을 움직인다
3 지구 온난화
이산화탄소와 같은 분자가 지표면에서 방출되는 빛을 흡수해서 열을 대기 중에 가둔다
4 태양이 뜨거운 이유
태양에는 많은 물질이 있다
5 열역학 제2법칙
사물을 정돈하는 방법보다 무질서하게 만드는 방법이 훨씬 더 많아서, 확률이 모두 같다면 질서는 점진적으로 무질서로 변한다
6 판 구조론
지구의 지각은 마치 갈라진 포장도로처럼 부서져 솟아오르는 마그마에 따라 서로 부딪친다
7 양자 이론
입자는 파동처럼 행동할 수 있고, 파동은 입자처럼 행동할 수 있다
8 원자
원자는 자연의 알파벳이어서, 배열을 달리하면 장미나 은하 그리고 신생아도 만들 수 있다
9 진화론
식량 자원이 제한될 때 어떤 유기체가 경쟁에서 성공적으로 살아남아 후손을 남기도록 해주는 특성은 다음 세대에서 더 흔하게 나타난다
10 특수 상대성 이론
빛은 따라잡을 수 없다
11 뇌
뇌의 가장 중요한 활동은 뇌 자체의 변화를 만들어내는 것이다
12 일반 상대성 이론
중력은 가속이다
13 인간의 진화
현 인류와 그들의 조상의 특징을 말해주는 세 단어는 이주, 이주, 이주이다
14 블랙홀
시공간에 충분한 질량이 밀집되면 빛을 포함한 어떤 것도 빠져나갈 수 없는 무한히 깊은 구덩이가 등장한다
15 표준모형
세계의 복잡성은 세 가지의 기본 힘으로 결합된 세 종류의 기본 구성 요소들의 배열로 탄생한다
16 양자 컴퓨터
양자 컴퓨터는 평행 우주에 존재하는 스스로의 복사본을 활용하거나 정말 그렇게 하는 것처럼 행동한다
17 중력파
중력파는 시공간에서 울리는 북의 진동이고, 공간의 목소리이다
18 힉스장
물질의 기본적인 구성 요소는 고유한 질량을 가지지 않고, 힉스장과의 상호작용을 통해서 질량을 얻는다
단순해 보이는 원자와 중력부터 기후 위기 그리고 양자 컴퓨터까지
세상의 복잡성에는 단순함이 숨겨져 있다
이 책은 중력에서 시작된다. 중력은 우리의 일상을 지배하는 공기와도 같은 것으로 중력에 의해 세상의 모든 물체는 서로를 끌어당긴다. 뉴턴은 사과를 땅으로 끌어당기는 힘과 행성이 궤도를 돌게 하는 힘이 결국 같은 것임을 놀라운 통찰력으로 파악함으로써 우주에 보편적으로 작용하는 힘인 중력을 설명한다. 그러나 중력은 인간이 의존하는 또다른 힘인 전기에 비하면 아주 미약하다. 전기는 중력보다 1만의 10억 배의 10억 배의 10억 배의 10억 배나 강한 힘으로, 그 위력은 상상할 수 없을 정도이다. 인간은 전기를 필요에 따라 활용할 수 있게 되면서부터 지구의 모습을 완전히 바꾸었다. 전기를 사용하면서 인간의 삶은 윤택해졌지만, 세상의 무질서함은 커졌다. 지구가 뜨거워지면서 우리의 일상이 되어버린 기후 위기의 과정은 열역학 제2법칙으로도 설명할 수 있다. 영국의 물리학자 아서 에딩턴 경이 “자연법칙 중에서 최고의 지위를 차지한다고 생각한” 이 법칙에 따르면 엔트로피(무질서는 언제나 증가하기 때문에, 인간이 질서를 수립하면 할수록 주변은 무질서해진다. 인간이 지금 수준의 삶을 영위하는 것만으로도 세상은 앞으로도 계속 엉망이 되어갈 것이다. 다시 말해서 인간이 만든 질서는 엄청난 무질서를 우주로 발산하고 있다.
그렇다면 세상은 어떻게 이루어져 있을까? 세상을 구성하는 92종의 원자는 서로 다른 특성을 가지고 우주의 모든 다양성을 만들어낸다. 같은 원자들을 가지고도 배열에 따라서 완전히 다른 것을 만들 수 있기 때문이다. 배열에 따라 장미와 은하, 신생아까지 만들 수 있는 이 원자의 존재를 저자는 “자연의 알파벳”이라고 말한다. 한편 원자가 “자연의 알파벳”이라면, 그 알파벳을 구성하는 획과 같은 존재가 바로 입자이다. 20세기 초에 처음으로 원자와 그것의 구성 입자를 연구하던 물리학자들은 세상의 궁극적인 단위인 원자, 전자, 광자 등이 입자인 동시에 파동처
