다이얼로그 물리학 4: 상대성이론·양자역학

흥미로운 소재와 친근한 대화체 구성의 160개 에피소드를 통해
기본 개념을 제대로 잡아주는 친절하고 꼼꼼한 일반물리학 입문서
이 책은 〈다이얼로그 물리학〉 시리즈(총 4권)의 네 번째 책으로, 일반물리학의 네 영역 가운데 상대성이론ㆍ양자역학에 대해 다룬다. 〈다이얼로그 물리학〉 시리즈는 일상에서 경험하는 다양한 과학 현상에 숨은 기본적인 물리 개념들을 최소한의 수학을 통해 이해할 수 있도록 구성된 일반물리학 입문서다. 우리는 일상에서 흥미롭고 다채로운 과학 현상들을 경험한다. 하지만 복잡한 수학을 모른다면 이러한 현상들에 내재한 자연법칙을 직관적으로 이해하기란 쉽지 않다. 그래서 점차 과학을 소수의 전문가나 학자들만이 다루는 학문으로 바라보게 된다. 하지만 과학은 인류의 삶에서 일상을 넘어 세상의 모든 현상을 설명하고, 나아가 그 너머를 명료하게 바라볼 수 있게 하는 창으로서 기능한다. 그러므로 우리는 학문이 아닌 현대 사회의 핵심 교양이자 보편의 문화로서 과학을 다룰 수 있어야 한다.
〈다이얼로그 물리학〉은 30여 년간 대학 강단에 서며 물리학을 강의해온 저자(이화여대 물리학과 이공주복 교수)가 일반물리학의 교육과정에 따라 고전역학(1권), 물성ㆍ파동ㆍ열역학(2권), 전자기학(3권), 상대성이론ㆍ양자역학(4권)의 전 4권으로 편성하여 집필한 시리즈다. 이 시리즈는 수학을 주요 소통 수단으로 하는 전통적인 일반물리학의 기술 방식에서 벗어나, 저자의 분신인 ‘바리 교수’와 두 학생 ‘울리’, ‘엘리’가 서로 묻고 답하며 대화하는 형식으로 구성된다. 두 학생은 개념 이해에 초점을 둔 상세하고도 명쾌한 바리 교수의 설명을 통해 물리학의 기초 개념들을 하나씩 깨우쳐 나가며, 일상에 산재한 자연법칙들을 풀어낸다. 더불어 각 권 40개(총 160개) 에피소드는 호기심을 자극하는 흥미로운 소재와 제목들, 풍부한 사례와 관련 삽화들로 구성되어 필수적인 개념을 어렵지 않게, 하지만 탄탄하게 짚어낸다.
각 에피소드에서는 핵심적인 물리 용어 및 개념을 부제목으로 달아둠으로써 독자가 순서에 구애받지 않고 흥미로운 주제 먼저, 혹은 예습ㆍ복습이나 개념 연결을 위해서 필요할 때마다 편하게 찾아볼 수 있게 했다. 또한 본문 곳곳에서 해당 에피소드와 연계해 보면 좋을 개념 및 내용이 언급된 다른 에피소드들을 ‘(○권 ○화 참조)’의 형식으로 언급함으로써 독자가 에피소드와 권차를 넘나들며 개념을 연결하고 지식을 심화할 수 있도록 했다. 뿐만 아니라 각 에피소드의 마지막에는 ‘바리 교수의 물리노트’를 제시함으로써 독자가 해당 에피소드에서 다룬 개념과 원리, 공식들을 다시 한 번 이해하고 점검하며, 심화 학습을 할 수 있도록 구성했다.
『다이얼로그 물리학 4: 상대성이론ㆍ양자역학』은 고전물리학의 영역을 주로 다룬 1~3권과 달리, 소위 ‘현대물리학’이라고 불리는 1900년대 이후 발전한 물리학인 양자역학과 상대성이론을 다룬다. 빛과 물질의 이중성부터 양자역학, 특수상대성이론과 일반상대성이론, 핵물리학의 주요 개념들을 짚어나가는데, 고전물리학처럼 일상에서 직접적으로 경험할 수 있는 현상들이 아니기에 혼란스러울 수 있으므로 가급적 쉬운 언어로 흥미로운 사례들을 통해 풀어낸다. 더불어 일부 에피소드에서는 아인슈타인을 비롯한 주요 현대물리학자들의 삶과 업적에 대해서도 간략히 소개한다.
책 속의 등장인물들이 주고받는 대화는 비이공계 학생들이 물리를 공부하며 궁금해하는 것들, 그리고 이공계 학생들이 특히 취약하게 느끼는 개념들을 중심으로, 그것을 적절한 눈높이에서 바라보며 전개된다. 이들의 대화를 차근차근 따라가다 보면 어느 순간 세상 모든 물리의 원리와 이론, 법칙들을 자연스럽게 깨우칠 수 있다. 과학에 관심이 많은 중학생, 이공계 진학을 꿈꾸는 고등학생, 물리 공부는 해보고 싶은데 복잡하고 많은 수식과 계산들 때문에 접근이 어렵다고 생각하는 비이공계 대학생, 계산은 잘하지만 개념 이해가 부족한 이공계 대학생, 그리고 물리학의 맛을 제대로 보고 싶은 일반인까지 진지하게 공부하고자 하는 독자라면 누구에게나 이 시리즈가 과학적 기본기를 다질 수 있도록 돕는 안내서가 되어줄 것이다.