1초의 탄생

정확하게, 더 정밀하게!

미래를 향한 여정, 한 치 오차도 없는 1초를 측정하기 위한

인류의 집요하고 치열한 시간 탐구가 시작된다!

시간은 어떻게 인류 문명의 발전을 이끌었고, 인류는 어떻게 현대의 시간을 창조했는가? 오늘날 우리는 너무나 당연하게 시간을 단위로 하루하루의 삶을 계획하고, 더 나아가 일주일, 한 달의 일정을 관리한다. 시간이 없는 현대인의 삶은 상상도 할 수 없으며, 현대 문명은 정확하게 측정된 시간이라는 바탕 위에 발전했다. 그렇다면 시간이란 과연 무엇이며, 인류는 언제부터 시간의 흐름을 인식하고 이를 정확하게 측정하기 위해 노력했던 것일까? 시간에 점령당한 채 시간의 통제를 받으며 살아가고 있지만 우리는 오늘날과 같은 정확한 시간의 배경에 얼마나 깊은 역사와 다양한 과학이 숨겨져 있는지 미처 깨닫지 못하고 있다. 이 책은 천문학에서 수학, 물리학, 양자역학까지 정확한 1초를 측정하기 위한 인류의 집요한 노력과 그와 함께 발전해온 과학의 역사, 그리고 표준 시간의 성립을 위한 사회적 합의의 과정까지 생생하게 그리고 있다.

영국의 스톤헨지나 아일랜드의 뉴그레인지 유적, 오크니 제도의 메이쇼, 웨일스 지방의 브린 챌리 두와 같은 고대 유적이 언제, 무슨 이유에서 건설된 것인지 여전히 베일에 싸여 있다. 저자는 이 유적들의 대부분이 하지나 동지의 일출 지점에 맞추어 정렬되어 있다는 사실을 바탕으로 그와 같은 고대 건축물의 본질은 시계이며, 건설된 이후 수천 년 이상 완벽하게 작동해왔다고 말한다. 이처럼 시간을 측정하고 관리하는 일은 아주 오래전부터 인류가 가장 큰 관심을 기울인 활동이었으며, 역사상 모든 사회는 저마다의 방식으로 시간의 흐름을 측정했다. 이 책은 태양과 별의 움직임으로 절기를 파악해 농사의 시기를 예측하려 했던 고대인들의 역법에서 그레고리우스력을 기본으로 한 현대의 역법이 정립되기까지의 과정은 물론이고, 뉴턴 물리학에서 오늘날 전자기학과 양자역학으로 이어지는 물리학의 혁명을 바탕으로 현대적인 원자시계가 개발되기까지, 정확한 1초라는 시간을 측정하기 위한 수천 년의 시간의 모든 역사를 차근차근 짚어나간다.

저자가 시간의 역사에서 주목하는 또 한 가지는 인류가 시간의 측정에 집착해온 까닭은 과거나 현재만을 위한 것이 아니라 미래를 예측하기 위해서였다는 사실이다. 신석기시대 유물에서 발견되는 동지점의 표시 흔적은 봄이 다시 온다는 것을 알려주는 표시였고, 마야의 천문학자들은 금성의 움직임을 추적하여 전쟁의 기운을 점치려고 했다. 유럽의 수학자들은 전 세계에 걸친 더 넓은 바다를 항해하기 위한 목적에서 달의 위치를 계산하는 정교한 모델을 개발했다. 이런 미래 예측 요소는 현대의 최첨단 원자시계를 개발하는 과정에서도 찾아볼 수 있다. 그리고 이런 정밀한 시간 측정의 기반이 마련되기까지는 수 세기에 걸친 엄청난 과학 지식의 축적 과정이 있었다. 이 책을 통해 경이로운 시간 측정의 역사 속으로 한 걸음 따라 들어가다 보면 흘려보내는 우리가 무심하게 흘려보내는 지금 이 순간과 미래에 다가올 시간까지, 우리 삶의 기본이 되는 시간의 새로운 의미를 발견하게 될 것이다.

지은이 : 채드 오젤 Chad Orzel

뉴욕 주 스키넥터디의 유니온칼리지 교수. 윌리엄스칼리지에서 물리학 학사학위를 받고, 메릴랜드대학교에서 화화물리학 박사학위를 받았으며, 미국 국립표준기술연구소에서 근무하며 노벨 물리학상 수상자인 빌 필립스의 연구실에서 레이저 냉각 원자의 충돌에 관한 연구를 진행했다. 2002년부터 물리에 대한 블로그를 운영 중이며, 〈포브스〉와 Scienceblogs.com에 글을 기고하고 있다. 저서로는 평범한 일상 속에 숨겨진 양자역학의 원리를 설명한 『익숙한 일상의 낯선 양자 물리』가 있으며, 자신의 반려견과의 상상의 대화를 바탕으로 한 『우리 집 개에게 양자역학 가르치기How to Teach Quantum Physics to Your Dog』, 『우리 집 개에게 상대성 이론 가르치기How to Teach Relativity to Your Dog』는 출간 즉시 대중과 언론의 호평을 받으며 베스트셀러에 올랐다.

옮긴이 : 김동규

포스텍 신소재공학과를 졸업하고 동대학원에서 석사학위를 받았다. 여러 기업체에서 경영기획 업무를 수행했다. 현재 번역 에이전시 엔터스코리아에서 번역가로 활동하고 있다. 옮긴 책으로는 『벤 버냉키의 21세기 통화 정책』, 『다크 소셜』, 『플립 싱킹』, 『시너지 솔루션』, 『극한 갈등』, 『과잉연결시대』, 『매그넘컨택트시트』, 『턴어라운드』, 『랭킹』, 『비트코인의 미래』, 『스토리의 기술』, 『지칠 때 뇌과학』 등 다수가 있다.

감수 김범준

성균관대학교 물리학과 교수. 서울대학교 물리학과를 졸업하고, 동 대학원에서 초전도 배열에 관한 이론 연구로 박사학위를 받았다. 스웨덴 우메오대학교와 아주대학교를 거쳐 현재 성균관대학교 물리학과 교수로 있으면서 현실의 빅데이터를 모으고 이를 복잡계 과학의 다양한 방법을 적용해 설명하고 이해하는 연구를 한다. 인기 과학 유튜브 채널 〈범준에 물리다〉를 운영 중이며 지은 책으로 『과학을 보다』, 『세상물정의 물리학』, 『관계의 과학』, 『내가 누구인지 뉴턴에게 물었다』, 『복잡한 세상을 이해하는 김범준의 과학상자』, 『과학은 논쟁이다』(공저), 『단 하나의 이론』(공저), 『과학자를 울린 과학책』(공저) 등이 있다.

감수의 글_경이로운 1초의 과학, 그리고 그 역사

머리말_더 정확하고 더 정밀하게 1초를 측정하라

Chapter 1 세계에서 가장 오래된 시계

태양의 움직임을 기록하다

그림자의 길이로 거리를 재다

Zoom In 계절이 있는 모든 것은 돌고 돈다

Chapter 2 완벽한 달력이 존재하지 않는 이유

계절에 따라 변하는 별자리의 의미

태양력, 태음력, 태음태양력

달력은 사회적 필요의 결과다

Chapter 3 자연의 시간 vs. 사회적 시간

변화무쌍한 기념일이 가져온 혼란

그레고리우스력의 탄생

Chapter 4 마야 문명의 낯선 시간 속으로

시간을 결정하는 서로 다른 기준

마야 문명을 만든 세 개의 역법

마야력의 기원을 찾아서

종말이 아닌 영원한 시간의 기록

Chapter 5 물시계, 시대의 첨단기술

어둠 속에서 시간을 재는 법

중국 첨단기술의 결정체, 수운의상대

물시계의 한계를 극복한 모래시계

Zoom In 다양한 물시계의 작동 원리

Chapter 6 기계식 시계가 발명되다

혁명이 일어나기 전

시계추의 물리학

진자시계의 한계

Zoom In 갈릴레오의 진자 실험

Chapter 7 별을 이용한 시간의 측정

혼란스러운 금성의 주기

사라졌다 나타나는 행성

행성의 운동을 정리한 천문학의 천재

Chapter 8 천체 시계를 만든 철학 혁명

행성의 운동 법칙을 발견하다

목성의 위성들

빛의 속도를 계산하다

Chapter 9 달을 이용한 시간 측정

뉴턴의 세계관과 그 계승자들

달 주기표를 완성한 마이어스

Zoom In 항해를 위한 시간 측정법

Chapter 10 항해력과 해상시계의 탄생

정확한 항해용 시계를 제작하라

바다 위의 시계

천재와 장인

Zoom In 휴대용 시계의 등장

Chapter 11 시간을 정의하는 다양한 기준

철도를 위한 표준 시간

본초자오선을 둘러싼 경쟁

일광 시간 절약제

Zoom In 시간을 동기화하는 방법

Chapter 12 시간과 공간의 패러다임이 바뀌다

시간의 철학

빛의 속도와 속성

아인슈타인 이전의 상대성 이론

아인슈타인의 상대성 이론

위치가 달라지면 시간도 달라진다

Zoom In 열차 안의 시간, 열차 밖의 시간

Chapter 13 양자역학이 가져온 또 하나의 시간 혁명

빛과 어두움의 선

진자시계에서 원자시계까지

원자시계의 작동원리

Zoom In 공식적인 세계 시간의 측정

Chapter 14 중력과 시간의 상관관계

아인슈타인의 행복한 공상

엘리베이터 안의 마법

중력에 의한 시간 지연

중력의 영향을 측정하기 위해

Zoom In 빛의 굴절 현상

Chapter 15 시간 측정의 대중화

달러를 유명하게 만든 시계

더 정밀한 시계를 위한 경쟁

크리스탈 혁명

시계의 대량 생산과 대량 소비

Zoom In 수정시계의 원리

Chapter 16 시간의 미래

세슘시계를 뛰어넘는 원자시계

세계에서 가장 정확한 시계

더 정밀한 시계를 향한 갈망

Zoom In 세슘시계가 사용되는 이유

감사의 글

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