NEWTON HIGHLIGHT 미래는 결정되어 있는가?

▣ 출판사서평

● 뉴턴 역학을 통해 미래가 결정되어 있음을 확인한다
과학자 뉴턴은 물체의 운동이 어떤 물리 법칙으로 지배되는지를 정리했는데, 그것이 곧 ‘뉴턴 역학’이다. 우리 주변에 있는 물체의 움직임은 모두 뉴턴 역학의 지배를 받는다. 즉 뉴턴 역학을 적용하면 주변에 있는 물체가 미래에 어떻게 움직일지 모두 예측할 수 있다. 예측할 수 있다는 말은 ‘미래가 결정되어 있다’는 뜻이다. ‘미래가 결정되어 있다.’고 주장하는 뉴턴 역학의 주요 내용을 설명한다.

● 양자론은 미래가 결정되어 있지 않음을 주장한다
우리 주변의 거시 물체와 달리, 전자나 원자핵 등의 미시 입자의 운동은 ‘뉴턴 역학’으로 제대로 설명할 수 없다. 그래서 새로 정립된 물리 법칙이 ‘양자론’이다. 미시 입자의 움직임은 양자론의 지배를 받는다. 그런데 양자론에 의하면, 미시 입자의 위치와 운동량을 동시에 정확히 알 수는 없다고 한다. 즉 미시 입자의 움직임은 예측할 수 없으므로 미래는 결정되어 있지 않다는 뜻이다. ‘미래는 결정되어 있지 않다.’고 주장하는 양자론의 주요 내용을 살펴본다.

● 상호 모순처럼 보이는 두 가지 견해에 대한 과학자들의 생각은?
그런데 우리 주변의 거시 물체는 모두 미시 입자로 구성되어 있다. 결국 미시 입자의 미래는 예측할 수 없지만, 그것의 집합체인 거시 물체의 미래는 예측할 수 있다는 결론이 된다. 상호 모순처럼 보이는 이 문제에 대해 과학자들은 어떻게 생각하고 있는가? ‘코펜하겐 해석’ ‘슈뢰딩거의 고양이’ ‘다중 세계 해석’ ‘거시 세계와 미시 세계의 경계’ 등 이를 둘러싼 다양한 논쟁과 견해를 소개한다.

● 물리학의 바탕 이론을 전문가의 쉬운 해설과 명쾌한 그래픽으로 이해한다
상대성 이론과 함께 뉴턴 역학·양자론은 현대 물리학을 떠받치는 바탕이 되는 이론이다. 그 내용은 결코 쉽지는 않지만 Newton의 자랑인, 이론의 핵심을 한눈에 보여 주는 명쾌한 그래픽과 전문가들의 쉽고도 상세한 해설이 있다면 충분히 이해할 수 있는 내용들이다. 뉴턴 역학·양자론의 핵심 내용과 미래에 대한 과학적인 고찰을 ‘내 것’으로 만들 수 있는 좋은 기회가 될 것이다.

● 뉴턴 하이라이트 시리즈의 마흔 번째 과학 단행본
과학 잡지 『Newton』은 기사 중에서도 독자의 호응이 특히 높았던 내용을 과학 단행본 ‘뉴턴 하이라이트’ 시리즈로 정리해서 매월 한 권씩 펴내고 있다. 앞서 나온 『상대성 이론』 『빛이란 무엇인가?』 『인체-21세기 해부학』 『주기율표』 『뇌와 마음의 구조』 『신비한 수학의 세계』 『미분과 적분』 등의 50여 종의 자매편들도 절찬리에 판매되고 있다.

▣ 작가 소개

가와카미 신이치 : 일본 기후대학 교육학부 교수, 이학 박사
다카하시 쇼이치로 : 일본 고쿠카쿠인대학 문학부 교수
마에다 아쓰타카 : 일본 도쿄 대학 대학원 종합문화연구과 교수, 공학 박사
사카이 가쓰유키 : 일본 도쿄 대학 대학원 의학계연구과 부교수, M.D., Ph.D.
와다 스미오 : 일본 도쿄 대학 대학원 종합문화연구과 전임강사, 이학 박사
하세가와 마리코 : 일본 종합연구대학원 대학 선도과학연구과 연구과장, 이학 박사

▣ 주요 목차

서문
미래는 결정되어 있는가? / 라플라스의 괴물

Part 1 미래는 결정되어 있다
뉴턴 역학 / 초기 조건과 단 하나의 결과 / 뉴턴 역학의 탄생 / 제1법칙 ‘관성의 법칙’
제2법칙 ‘가속도의 법칙과 힘’ / 제3법칙 ‘작용·반작용의 법칙’ / 겉보기의 힘 / 행성의 움직임과 뉴턴 역학 / 인간 능력의 한계 / 미래는 결정되어 있다

Part 2 미래는 결정되어 있지 않다
이중 슬릿 실험 / ‘간섭’은 파동의 증거 / 미시 입자의 변덕 / 미시 입자의 움직임 / 양자론이란 무엇인가? / 기본 원리 1 ‘파동과 입자의 양면성’ / 빛의 파동설 / 양자론에서 생각하는 빛 / 원자의 모형 / 양자론에서 생각하는 전자와 원자 / 기본 원리 2 ‘상태의 공존’ / 전자의 간섭 / ‘신’도 답을 모른다 / 불확정성 관계 / 미시 세계는 불확정

Part 3 과학자들은 이렇게 생각한다
상반되는 두 가지 세계관 / 논쟁 1 ‘코펜하겐 해석’ / 논쟁 2 ‘슈뢰딩거의 고양이’ / 다중 세계 해석에서 생각하는 미래 / ‘미래가 결정되어 있다’와 ‘결정되어 있지 않다’의 경계 / 우주의 미래는 결정되어 있을까? / 지구의 미래는 예측할 수 있는가? / 인류와 생명의 미래 / 나의 미래는 결정되어 있는가? / 결정론과 비결정론의 절묘한 균형 / 물리학의 답변