하버드 문과생의 과학 수업

"늘 질문하라. 그리고 의심하라.
증거가 탄탄한지,
추론이 그 증거를 제대로 따랐는지 확인하라."

"중요한 질문을 던질 수 있다는 것은 인생의 모든 면에서 꽤 유용한 재주다. 질문은 우리가 존재하는 모든 영역에서 발전을 자극하는 중요한 도구다. 그렇다면 언젠가 질문이 고갈되는 날이 올까? 과학 발전의 한 가지 인상적인 결과는 배우면 배울수록 더 많이 질문하게 된다는 점이다. 지식의 축적으로 알게 된 내용에서 파생되는 질문이 늘어나면 늘어났지 줄어들지 않는다는 사실이 어찌 보면 역설적이지만, 자연의 비밀을 더 많이 배워 가면서 따라오는 새로운 질문은 까도 까도 끝이 없는 양파처럼 무한하다." - '들어가는 말'에서

우주, 지구, 생명을 아우르는 넓고 깊은 과학 수업
관찰하고 질문하고 증명해 온 과학적 탐구의 여정
하버드 강의 노트에서 태어난 통합 과학 교양서

하버드는 왜 문학과 철학, 정치와 경제를 공부하는 학생들에게 과학을 가르칠까? 하버드대학교 학부 교육의 핵심은 '교양'이다. 다시 말해 폭넓은 교양 교육으로 학문 간 경계를 넘어 세상을 입체적으로 이해하는 힘을 기르는 것이다. 이 같은 취지로 과학을 전공하지 않는 학생들을 위해 개설한 과학 입문 강좌를 《하버드 문과생의 과학 수업》에 옮겨 담았다.

천체물리학 분야의 세계적인 석학 어윈 샤피로 교수가 이끈 이 수업에서는 먼저 하늘을 올려다보며 우주의 베일을 벗기고, 이어서 지구를 들여다보고, 마지막으로 생명을 이야기한다. 샤피로 교수는 우주, 지구, 생명이라는 세 가지 대주제 아래 인류가 지금껏 자연 세계를 탐구해 온 여정을 차근차근 펼쳐 보인다.

이 여정에는 뉴턴의 중력 법칙이나 아인슈타인의 상대성이론처럼 과학사에 혁혁한 공을 세운 발견뿐 아니라, 천동설이나 범생설처럼 이미 틀렸다고 증명된 케케묵은 이론이나 가설도 포함된다. 샤피로 교수는 이런 이야기를 통해 과학이 진리의 백과사전이 아니라 끝없이 질문하고 가정하고 증명하면서 발전해 가는 과정임을 역설한다. 과학은 인간의 정신적 활동이 최전선에서 이루어지는 영역이지만, 과학이 발전해 가는 과정에는 잘못된 추론이나 실패한 실험과 같은 시행착오가 수두룩하다. 어떤 가설이 옳은지 다투는 첨예한 논쟁은 물론, 발견의 열매를 하루라도 먼저 따기 위한 경쟁도 치열하다. 또한, 과학은 기술 발전 덕분에 앞으로 나아가고 기술 역시 과학의 성과에 힘입어 더욱 발전한다. 《하버드 문과생의 과학 수업》에서는 이처럼 다면적인 과학 탐구의 여정을 좇으며 증거를 바탕으로 사고하는 과학적 방법을 배우고 생각의 폭을 넓혀 간다.

샤피로 교수는 과학이 질문에서 시작된다고 강조한다. 그리고 배울수록 더 많이 질문하게 된다고 말한다. 질문이 탐구로 이어져 이해에 이르며 또 다른 질문으로 더 멀리 나아가기 때문이다. 《하버드 문과생의 과학 수업》을 통해 질문에서 시작해 자연을 바라보는 인류의 관점을 뒤바꾼 중요한 과학적 발견들을 살펴보며, 그 발견들이 또 어떤 새로운 질문들로 확장됐는지 확인해 보자.

과학은 세상을 이해하는 또 하나의 언어다!

현대인의 일상을 조금만 들여다봐도 우리의 모든 활동이 과학의 성취와 발전에 얼마나 크게 의존하는지 알 수 있다. 과학 없이는 하루도 돌아가지 않는 현대 사회에서 과학은 세상을 이해하는 또 하나의 언어다. 물론 과학적 배경지식을 갖춘다고 해서 우리가 마주하는 모든 일을 이해하고 상황마다 현명한 선택을 내릴 수 있는 것은 아니다. 하지만 과학이라는 탐구 방법은 우리가 중요한 질문에 답을 구하고 그 답을 비판적으로 검토하여 현명한 선택을 할 수 있게 길을 제시해 줄 것이다. 당연한 말이지만 과학은 이과의 전유물이 아니며, 《하버드 문과생의 과학 수업》 역시 문·이과 구분 없이 모두에게 열려 있다.

서문
들어가는 말: 과학의 통합에 관하여

1부. 우주의 베일 벗기기

1장. 하늘에서 움직이는 빛
2장. 천체 운동의 모형
3장. 망원경과 빛의 속도
4장. 뉴턴과 아인슈타인의 우주
5장. 우주 거리 사다리
6장. 우주 마이크로파 배경 복사
7장. 암흑물질과 암흑에너지

2부. 지구와 화석

8장. 지구의 모양과 크기
9장. 지구 내부 탐색과 지진
10장. 지구 표면의 진화
11장. 물질의 구조
12장. 지구의 나이
13장. 화석 기록
14장. 지상 최대의 초식동물
15장. 소행성 충돌과 대멸종

3부. 생명의 이야기

16장. 다윈과 월리스와 멘델
17장. 유전의 핵심 분자 찾기
18장. DNA의 구조를 밝히다
19장. 유전 정보와 생명의 중심원리
20장. 생명의 기원과 진화의 경로
21장. DNA 연구의 활용
22장. 외계 생명체를 찾아서

그림 출처
참고 문헌
찾아보기

어윈 샤피로 하버드대학교 팀켄 석좌교수로, 1983년부터 2004년까지 하버드-스미스소니언 천체물리학센터를 이끌었다. 중력장이 전파 신호에 시간 지연을 일으킨다는 '샤피로 시차 효과(Shapiro time delay)'를 이론적으로 예측하고 실험으로 입증한 공로로 2013년 미국물리학회 아인슈타인상을 받았다. 이 외에도 여러 연구 업적을 인정받아, 윌리엄 보위 메달, 프랭클린연구소 마이컬슨 메달, 알베르트 아인슈타인 메달, 제러드 카이퍼상 등 다수의 과학상을 받았다. 미국국립과학원(NAS), 미국예술과학아카데미(AAAS), 미국철학아카데미(APS) 회원으로 선출된 세계적인 석학으로, 학문 간 경계를 넘나드는 융합적 연구와 교육으로 오랜 시간 과학계의 존경을 받고 있다.