물리학의 역사를 되짚어보며
‘물리학이란 무엇인가?’에 대한 답을 구한다!

현대문명을 쌓아올린 기초과학의 하나인 물리학. 물리학은 오늘날 우리 생활의 곳곳에 스며들어 있다. 그렇다면 우리 주위의 많은 것들이 연관되어 있는 ‘물리학’이라는 학문은 도대체 무엇일까? 물리학은 도대체 누가, 언제, 어디서 생각해낸 것일까? 그리고 오늘날 물리학자라는 이름으로 불리는 사람들은 대체 무슨 일을 하며 어떤 연구를 하고 있는 것일까?
16세기부터 현대까지 물리학 역사에 획을 그은 다양한 연구를 짚어보며 그 곡절과 물리학의 나아갈 길을 밝히고자 한다.

원래 물리학뿐만 아니라 과학이라고 하는 것은 어느 시대나 이전 시대의 것을 포괄하고 발전시켜 점진적으로 쌓아올린 성과물이다. 어떤 경우에는 이전 시대의 사고방식을 답습하면서 더욱 견고하고 치밀하게 완성되기도 했고, 또 어떤 경우에는 이전 시대의 좁은 사고를 타파함으로써 신천지를 열어가기도 했다. 과학은 그렇게 변화해왔고 변화해갈 것이다. 이런 변화 속에서 물리학자들은 도대체 무엇을 어떤 방식으로 연구해왔는지, 저자는 물리학에 관한 여러 가지 이야기를 들려주며 ‘물리학이란 무엇인가?’라는 물음에 대답을 해본다. 또한 책의 끝부분에 실린 「과학과 문명」을 통해 그 자신이 평생 동안 열정을 쏟았던 ‘과학’이란 활동이 사회적으로 어떤 의미를 갖는지에 대해 나름의 견해를 밝혀놓았다. 물리학 이야기를 흥미롭게 풀어낸 입문서로서, 누구나 물리학의 세계에 쉽게 다가설 수 있는 것은 물론, 자신이 배운 것을 재검토하려는 물리학도의 참고서, 또는 과학 철학을 전공하는 인문학도들을 위한 필독서가 되어줄 것이다.

책 속에서

누구든 밤하늘에 빛나는 별의 규칙적인 운행을 본다면 깊은 신비에 빠져들어, 자연의 깊고 깊은 곳에 어떤 큰 힘이 있어 그것이 별들을 저렇게 규칙적으로 움직이고 있다고 믿게 될 것이다. 그리고 그 깊은 곳에서 자연계를 통솔하고 있는 법칙이 무엇인지 알고 싶어질 것이다. 다행히 별의 움직임은 자연 현상 중에서 가장 규칙적인 것이다. 그래서 근원적인 것을 규명하기 위해, 별이 움직이는 법칙을 찾고자 하는 사람들이 유사 이전부터 자연스럽게 생겨났다. 그리고 그 노력은 단지 눈에 비치는 천체 운동의 법칙과 같이 현상적인 것들에만 머물지 않고 세계의 구조에 관한 근원적인 물음, 즉 오늘날의 우주론으로 나아갔다.
〈16P〉

와트의 발명이 글래스고 대학교에 놓여 있던 모형으로부터 시작된 것은 역사의 우연이겠지만, 이 일은 과학과 기술의 관계에 관한 새로운 모형이라고 말할 수 있을 것이다. 그때까지 기술은 기술자에게 한정된 것, 과학은 학자에게 한정된 것이라는 생각이 지배적이었다. 기술은 주로 기술자들의 직장인 공장에서 입에서 입으로 손에서 손으로 전해지며, 그들의 직감을 통해 개량되고 시행착오를 통해 발전되어 왔다. 그러다가 와트에 와서는, 대학이라는 과학의 공간이 활용되었고, 과학 연구가 가진 이론적 추론과 실험에 근거한 방법이 본격적으로 이용되었다. 오늘날 널리 사용되는 말인 ‘공학’이나 ‘테크놀로지’ 또는 또는 ‘엔지니어링’이라는 말은 와트 때부터 구체적이고 실질적인 내용을 가지게 되었다고 할 수 있다.
〈157P〉

더욱이 뉴턴이 발견한 자연 법칙은 아주 간단한 수학으로 나타낼 수 있었으므로 천상의 물체나 지상의 물체 모두 이 법칙에 따른다는 것을 확실하게 알게 되었다. 이렇게 뉴턴 역학이 성공하게 되자, 실험이나 추론 같은 인간의 지성에 의지해 자연 법칙을 하나하나 이해해 가는 것이 자연을 창조한 신의 섭리가 얼마나 웅대하며 얼마나 정확한 법칙에 따르는지를 알게 해준다는 생각이 등장하게 되었고, 이전 시대와는 다르게 과학과 종교의 대립을 해소할 수 있는 가능성이 발견되었다.
〈408P〉

서장

제1부

1장 케플러의 모색과 발견
화성의 수수께끼와 케플러
케플러 법칙의 발견
2장 갈릴레오의 실험과 논증
관성의 법칙
자연 법칙과 수학
3장 뉴턴이 세운 기념비
변화의 상(相)으로 운동을 파악한다.
뉴턴 역학의 성격
만유인력
4장 과학과 교회
5장 연금술에서 화학으로

제2부

1장 기술의 진보와 물리학
2장 와트의 발명
3장 불의 동력에 관한 성찰
4장 열역학의 확립
카르노의 원리의 부활
열 법칙의 수학화
엔트로피 개념의 탄생
엔트로피 증가 법칙의 확장

제3부

1장 근대 원자론의 성립
돌턴의 원자론
기체의 법칙, 화학 반응의 법칙
2장 열과 분자
열의 주체는 무엇인가?
열학적인 양과 역학적인 양
분자 운동의 무질서성
3장 열 분자 운동론을 완성하는 일의 어려움
맥스웰의 통계 기법
엔트로피의 역학적 해석
로슈미트의 문제 제기
역학 법칙과 확률
에르고드성(性)을 길잡이 삼아
로슈미트의 문제 해결
더 관심 있는 사람들을 위하여

제4부 과학과 문명

1장
마법에서 과학으로
보편 법칙의 추구
실험의 확립과 응용
괴테의 과학 비판
과학의 원죄
2장
물리학의 보편성과 추상성
20세기의 패러독스
과학의 진보는 언제까지 계속될 것인가
과학의 또 다른 얼굴
지구물리학의 문제

역자 후기
참고문헌/주(註)