신비로운 차원의 세계

차원이란 무엇인가?

우리는 과연 몇 차원에 살고 있는가?

차원에 대한 논란은 아직도 벌어지고 있다.

지금부터 0차원에서 다차원까지 ‘차원’의 모든 것을 알아보자!

차원은 누구에게도 직감적으로 이해할 수 있는 3차원 공간으로 시작하여, 수학적인 4차원, 더욱이 이론물리학이나 공상과학의 팬을 매료시키지 않고서는 안될 4차원 시공간의 시대를 통과해 왔다. 또한 머릿속으로 그려 보기도 쉽지 않은 고차원의 세계이다.

이 책은 0, 1, 2, 3차원 등 기본 개념부터 끈이론, 다차원 우주, 브레인 우주 등 다양한 개념을 알기 쉽게 이야기하고 있으며, 머릿속으로 그려 보기도 쉽지 않은 고차원에 대해서도 그림 삽화와 함께 모든 것을 정리하고 있다.

0차원부터 낯선 고차원까지 다양한 차원의 기본 개념을 소개하다

차원은 0차원인 점에서 시작하여 1차원 선이 되고 인간은 이런 점이나 선으로 차원을 정의하고 증명해왔다. 그리고 0, 1, 2, 3차원은 우리의 눈에 보이므로 쉽게 다가올 수 있지만, 눈에 보이지도 않는 고차원은 머릿속으로도 그릴 수가 없다. 이 책은 이런 다양한 차원에 대해 기본 개념부터 역사적 사실을 기반으로 그 특성들을 알기 쉽게 설명하고 있다. 또한 더 발전된 끈 이론, 브레인 이론 등 차원에 대해 빠짐없이 이야기하고 있다.

이 책의 차례대로 읽어 나가보면 ‘차원’이라는 사전 지식 없이도 이론을 충분히 이해할 수 있을 것이다.

아무래도 어려운 차원이야기에 그림과 사진을 더하다

이 책은 ‘차원이란 무엇인가?’라는 주제로 자칫 딱딱하게 느껴질 수 있는 내용을 흥미롭고 쉽게 이해할 수 있도록 컬러로 된 삽화를 더했다. 다시 말해, 한눈에 알아보기 쉽게 소제목에 대한 설명을 삽화화 하여 글로 읽고 그림으로 개념을 정리하는 효과까지 얻을 수 있다. 또한 실제 사진도 함께 실어 추상적인 주제에 사실성을 부여하여 쉽게 받아들여지도록 하였다.

장마다 삽입된 칼럼이야기

총 7장으로 나뉜 이 책은 마지막에 칼럼이야기를 실어 독자로 하여금 주제 확장을 통한 개념을 정리하도록 이끌고 있다. 또한 보다 폭넓은 지식을 제공하여 자칫 무료해지기 쉬운 내용에 윤활유 역할을 해 주고 있다. 그리고 ‘수학자와 물리학자의 묘비명’, ‘시간의 존재와 비존재’, ‘우리는 어디에 있는가?’라는 주제의 내용이 책 말미에 구성되어 있어, 다시 한번 차원에 관련된 다양한 이야기를 풀어냈다.

이 책은 누구에게 필요한가

평소 ‘차원’에 대한 의문이나 관심이 있는 누구나 이 책을 부담 없이 읽을 수 있다. 그림과 사진이 내용마다 삽입되어 있어 사전 지식이 없이도 차원에 대해 충분히 이해할 수 있다. 또한, 여러 차원에 대해 자세한 개념을 알고 싶거나 더 확장하여 수학적·물리학적으로 발전된 개념을 알고 싶은 독자라면 그동안의 ‘차원’에 대한 갈증을 해소할 수 있을 것이다. 수학 전공 학생이라면 수식이 없는 수학책을 읽는 느낌으로, 재미있지만 일목요연하게 정리해 주어 전공 관련 서적으로 손색이 없을 것이다.

지은이 : 신카이 유미코

도후쿠대학 대학원 이학연구과를 졸업하고, 1990년부터 야자와 사이언스오피스에 근무하고 있다. 과학의 전 분야, 특히 의학 관련 조사, 취재 및 집필과 번역을 하고 있다. 공저로는 「시작의 과학」 (사이언스 아이 신서), 「토끼는 토끼모양이 되고 싶다」, 「자연계를 뒤흔드는 임계점의 비밀」, 「노벨상의 과학」의 물리학상편, 생리의학상편, 화학상편 (기술평론사) 등이 있다.  

지은이 : 하인츠 호라이스

물리학 교사에서 과학저널리스트로 전향했다. 독일 과학잡지 편집장을 거쳐 1990년부터 야자와 사이언스오피스 유럽의 스탭진을 겸하고 있으며, 다수의 노벨상 수상자를 인터뷰했다. 자주 일본을 방문하여 일본의 과학기술을 취재해 독일 미디어에 게재하였다. 또한 남알프스와 단자와산을 트래킹하고 유럽 자전거 여행을 하며, 2008년에는 인도, 중동을 거쳐 독일까지 1만 km를 인도산 오토바이크로 달렸다. 2010년에는 일본 혼슈를 횡단하였다.  

지은이 : 야자와 키요시

과학잡지 편집장을 거쳐 1982년부터 과학정보 그룹 야자와 사이언스오피스(야자와사무소)의 대표이다. 국내외 과학자, 연구자, 과학저널리스트, 편집자 등을 네트워크화하고 30여 년에 걸쳐 자연과학, 의학(인간과 동물), 에너지문제, 경제학, 과학철학 등에 관하여 정보수집, 집필활동을 계속하고 있다. 오랜 기간 미국과 유럽을 취재하였고, 일반인을 위한 과학서, 의학서 등 편저서 수가 수십 권에 달한다.  

옮긴이 : 전재복

경북대학교를 졸업하고 동경이과대학 이학부를 졸업하며 이학박사학위를 받았다.

저서로는 ?응용벡터해석?등이 있으며 번역서로는 ?수학공부 이렇게 하는 거야?,?수학공부 이렇게 하는 거야 2?,?수학질문상자?,?미분기하학개론?,?초등미분기하학?,?미분기하학입문??유클리드기하학과 비유클리드기하학?,?해석기하학?,?공업수학?,?황금분할을 찾아 떠나는 여행?,?임용고사합격을 위한 기하학?,?천재수학자는 이렇게 풀었다?,?수학속의 역사, 역사속의 수학?등이 있다. 현재는 국민대학교 수학과 명예교수이다.

시작하면서

Chapter 1

0차원에서 1차원의 세계로

모든 것은 ‘점’에서 시작한다

「유클리드 기하학」의 탄생

점과 선을 정의해도 무의미?

단순히 ‘무한’은 선이 되질 않는다

1차원 공간의 점은 항상 같다?

lineland(선의 나라)의 생명체

1차원에서 3차원을 만든다

칼럼ㆍ1차원에는 없는 선이 있다

Chapter 2

2차원의 세계

「평행선의 공준」을 증명하라

천재가 만들어 낸 새로운 기하학체계

유클리드 기하학에서 비유클리드 기하학으로

「리만 기하학」의 탄생

2차원 세계에 사는 ‘스퀘어씨’의 세계

2차원 세계를 잰다

사람의 눈에는 2차원밖에 보이지 않는다

칼럼ㆍ 중성자별의 2차원적인 생물

Chapter 3

3차원의 세계

공간과 물질은 같은 것

뉴턴의 3차원의 「절대공간」

우주의 3차원 공간은 평탄한가?

빅뱅우주론과 평탄한 우주

우주는 평탄한 채로 팽창?

3차원 공간은 연속하지 않다?

칼럼ㆍ3차원 우주와 정다면체

Chapter 4

3차원에서 4차원 시공간으로

수학자와 물리학자에게 ‘새로운 차원’

리만의 ‘굽은 공간’의 등장

수학자와 물리학자의 입장 차이

우주의 3차원 공간은 평탄한가?

시간과 길이가 늘어나거나 줄어드는 우주

민코스키와 아인슈타인의 「시공간」

잉여차원이라는 “마법의 지팡이”

아득히 먼 ‘궁극의 이론’을 향하여

빛의 진로는 중력장 속에서는 굽는다

칼럼①ㆍ리만의 차원 기하학

칼럼②ㆍ두 개의 상대성이론

칼럼③ㆍ시간차원과 공간차원은 어떻게 다른가?

Chapter 5

모습을 드러낸 5차원 공간

‘5차원’으로의 첫 마디

공간의 ‘사자 파’를 예언하는 칼루차-클라인 이론

‘죽은 몸’이 된 5차원의 세계

16차원, 26차원을 다루는 이론가

‘숨겨진 차원’을 그려내는 시도

5차원 공간과 6차원 공간

잉여차원은 반드시 모습을 드러낸다?

칼럼ㆍ게이지이론