오리지널 논문으로 배우는 과학 세상에서 가장 쉬운 과학수업 일반상대성이론

세상에서 가장 쉬운 과학 수업 : 일반상대성이론 - 리만 기하학부터 블랙홀 물리학까지 ㅣ 노벨상 수상자들의 오리지널 논문으로 배우는 과학 11
정완상 지음 / 성림원북스 / 2024년 11월

이과생, 과학고, 영재고, 또는 해당 학과를 지망하는 학생들에게 강력 추천하는 책!

감탄에 감탄을 거듭한, 이과생들 또는 과학고나 영재고를 준비하는 학생들을 위한 '노벨상 수상자들의 오리지널 논문으로 배우는 과학'의 11번째 신간 도서가 나왔다. <세상에서 가장 쉬운 과학 수업>은 소개 그대로 노벨상 수상자들의 논문을 기반으로 하여 독자들이 해당 '논문'을 이해할 수 있도록 다양한 기초 배경지식을 알려준 다음 하나씩 차근차근 설명하는 책이다. 마지막에 노벨상 수상자들의 오리지널 영어 논문을 함께 수록하고 있다는 점이 포인트이다.

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​<세상에서 가장 쉬운 과학수업>시리즈의 특징은 지난 백여 년간의 과학에서 엄청난 발전들을 이룬 과학 원리들을 하나씩 파헤칠 수 있다는 점이다. 길이 남을 업적을 남긴 과학자들이 썼던 논문을 직접 경험하면서 생생한 숨결을 느끼고, 거인들의 어깨 위에서 더 멀리 바라보고 감탄할 수 있다. 또 어떤 독자들은 이 책을 보고 나서 과학자처럼 생각하고 탐구하는 법을 익힐 지도 모른다. 실제로 과학 학습에는 '과학자처럼 흉내 내기'나 '과학자처럼 따라 하기'등과 같은 학습 방법이 있다고 한다. 미래의 과학자들이 다양한 꿈을 품고 이 책을 읽고 있다고 생각하면 뿌듯하기 그지 없다. 이 책은 대화체로 과학의 역사와 배경을 재미있게 설명하고 있으며 그 배경 뒤에 나왔던 과학자들의 오리지널 논문을 풀어가는 형식으로 되어 있다.
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​'세상에서 가장 쉬운 과학수업'의 11번째 책은 많은 사람들에게 알려진 아인슈타인의 <일반상대성 이론>이다. 아인슈타인은 일반상대성이론으로 1921년 노벨상을 수상하였다. '세상에서 가장 쉬운 과학수업'시리즈에서 다루는 노벨상 수상 논문들은 성인은 물론이고 교사에게도 난해한 경우가 많으며 전공이 아닌 경우에는 이해가 쉽지 않다. 한마디로 어렵다. 쉬운 책은 아니다. 상대성이론이 학생들에게 너무 어려운 것 아닌가 할 수 있겠지만 현재 우리나라 국가교육과정에서 고등학교에 특수상대성이론과 일반상대성이론이 도입되었다. 상대론의 기본 원리와 이에 의해 나타나는 현상에 대해서는 이미 학습하고 있으므로 생각보다 친숙한 주제이다.
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일반상대성이론은 아인슈타인에 의해 만들어진 우주, 천체 등의 문제를 해결하는 이론이다. 책에서는 일반상대성 이론을 본격적으로 다루기 전에 곡선 이론, 가우스와 리만의 곡면 이론, 케플러법칙 등을 먼저 설명한다.

'세상에서 가장 쉬운 과학수업'에는 초반부에 '펜로즈 박사'의 깜짝 인터뷰가 실려 있다. 간략하게 특수상대성이론과 일반상대성이론의 차이에 대해 설명하고 리만 기하학, 아인슈타인의 논문 개요, 1916년의 논문이 일으킨 파장에 대해 대화식으로 설명한다.

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​<일반상대성 이론>에서 가장 먼저 다루는 내용은 바로 기하학이다. 파피루스 기록과 유클리드 기하학 등 기하학의 역사에 대해 알아본다. 유클리드 기하학은 현재 초중고학교에서 다루는 내용으로 유클리드 원론에 어떤 내용이 있는지, 어떤 식으로 가정을 이용해 정리를 증명하였는지 설명한다. 비유클리드 기하학은 대학과정부터 다루지만 차근차근 설명을 따라가다 보면 충분히 이해할 수 있는 수준이다. 너무 어려운 부분은 다루지 않고 있으며 쌍곡 기하학과 구면기하학에서 삼각형의 내각의 합이 180도보다 작거나 크게 된다는 것에 대해 이야기한다.
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리만기하학과 곡률, 구 좌표계, 4차원의 시공간, 관성질량과 중력질량, 중력만들기 등 아인슈타인의 논문을 이해하기 위해 필요한 이론들에 대해 설명하고 나서 '일반상대성 이론'에 대해 다룬다. 대학과정에서 나오는 수식들이 수시로 등장하지만 꼭 이 수식을 전부 알아야 할 필요는 없으며 책을 한번에 읽지 말고 여러 차례 읽으면서 자신이 이해할 수 있을 만큼 가져가면 된다.

수학과 과학, 특히 물리학에 관심이 많은 독자라면 '세상에서 가장 쉬운 과학수업'시리즈를 읽으면서 노벨상 수상자들의 자취를 따라가보길 바란다.

작고 치밀하고 매혹적인! <개미 오디세이>

개미 오디세이 - 운명을 짊어진 개미의 여정
오드레 뒤쉬투르.앙투안 비스트라크 지음, 홍지인 옮김 / 힘찬북스(HCbooks) / 2024년 11월

다들 재미있는 놀 거리가 없나 놀이터를 배회하다가 땅을 열심히 기어다니는 개미를 발견한 적이 있을 것이다. 기어다니는 개미가 어디로 향하는지 눈으로 쫓다가, 조그만 구멍 속을 열심히 드나드는 것을 발견하고 파헤쳐 봤을 것이다. 또는 물을 넣어보거나 흙을 집어넣어보기도 하고 이 작은 생명체가 군집을 이루어 열심히 살아가는 모습을 지켜보느라 시간 가는 줄 몰랐을 지도 모른다. 물론 몇 번 해보고 나면 특별한 탐구정신이 샘솟지 않는 한 금방 지루함을 느꼈을 거라 생각한다.

그러고 나서 '개미'라는 존재에 대해 한참 잊고 있다가 어쩌다 보니 '개미'를 주제로 과학 보고서를 한번 쓰게 되었고, 이후 베르나르베르베르의 <개미>를 읽으면서 이렇게 개미를 파헤쳐보는 사람들이 있구나 하면서 감탄했다. 작은 상자에 투명한 겔이 가득 차 있는 개미집을 만들 수 있긴 했지만 여왕 개미를 잡아 넣을 정도는 아니었기 때문에 금방 관심은 사그라들었다. 아마 다들 이와 비슷한 경험 한두 번쯤은 해 봤을 것이다. 개미가 아니라 때로는 다른 곤충이나 물고기 등이었을 수도 있다.

그러나 여기서 그치지 않고 개미들의 삶을 깊게 파헤쳐 그들의 생을 그려낸 과학책이 여기 있다. 세상에서 가장 위대한 과학자라고 밝혀진 개미들의 삶, 수영 선수와 역도 선수, 의사, 보모, 폭탄, 도둑, 노예 등 여러 역할을 자처하는 작은 군집생물 개미의 모습이 스릴넘치게 그려져 있다.

이 책의 저자는 두 명이다. 오드레 뒤쉬투르, 앙투안 비스트라크 두 사람 모두 유명한 개미학자로 최첨단 시설을 놓고 개미의 삶을 연구하였다. 많은 학자들이 이들처럼 개미에 흥미를 갖고 연구하였다. 수많은 교양 과학 서적에서도 '개미'에 대해 다루고 '개미'에 대한 여러 소설이 나와 있다. 개미는 고도로 조직화된 사회를 이루고 있으며 집단 지성과 희생 정신으로도 유명하다. 체증 없이 통행을 하며 악천후 속의 위급 상황 대처에도 능숙하다. 지구상에는 무려 2만 종의 개미가 살고 있으며 놀라운 다양성을 보여줄 뿐만 아니라 놀라운 능력을 보여주기도 한다. 자기 몸에 비해 무거운 물체를 들어올리며 집단 생활을 하면서 이동하고 방향을 잡고, 일을 분담한다. <개미 오디세이>에서는 이 놀라운 생명체들이 '먹이를 찾는 모험' 속으로 독자를 초대한다.

교양 과학책이 대부분 따분하다고 생각하면 오산, <개미 오디세이>는 개미들의 삶의 모습을 흥미진진하고 재미있게 표현한다. 이 책은 개미들의 삶에 대해서 설명하는데 세상에 나가서 방향을 잡는 것부터, 식량 찾아 활용하고 운반하기, 환경에 적응하기 등등을 거쳐 마지막 시련인 죽음까지 다룬다. 군대 개미라고도 불리는 무시무시한 마냥개미로 서문을 시작하여 개미들의 군락을 이야기한다. 여왕개미가 알을 낳고 일개미들이 일을 하고, 알이 부화하여 굼뜬 애벌레가 되고 암컷과 수컷이 정해지는 과정과 수컷의 특징 등등. 지루할 것 같지만 저자들은 이 곤충들의 삶을 재미있게 표현한다. 예를 들면 수컷을 설명하며 비례에 맞지 않게 작은 머리이며 아무것도 하지 않아 간단히 말하자면 '쌍안경 달린 날아다니는 고환'같다고 설명한다. 그러면서 베르나르 베르베르의 소설 <개미>나 유명한 영화 <개미>와 실제 개미들이 다르다는 것을 언급한다.

이렇게 개미들의 세세한 삶에 대해 하나씩 다루고 개미들의 집단 지성, 우리가 몰랐지만 최근에 밝혀진 개미들의 비밀, 개미들의 신체적 특징과 생활 양식 등 이 작지만 놀라운 생명체에 대해 하나씩 파헤쳐 본다. 평소 개미나 자연과학 분야에 대해 흥미가 있었던 사람들이라면 정말 재미있게 읽을 수 있고, 개미에 대해 전혀 관심이 없었던 이들도 '개미'에 대한 놀라운 사실들을 알게 될 것이다.

-출판사에서 책을 제공받아 작성한 리뷰입니다-

<1400만 종 지구 생물 신비한 생명탐험> 생물의 탄생부터 유전공학까지

1,400만 종 지구 생물 신비한 생명 탐험 - 생물의 탄생부터 유전공학까지
이화 그림, 정완상 글 / 성림주니어북 / 2024년 10월

아이들이 공부를 좋아하게 만드는 방법은 무엇일까?

어린 아이들에게 가장 잘 통하는 방법은 바로 '재미있게 배우는 것'이다. 특히 수학과 과학같은 학문은 아이들의 호기심을 채워주기도 하고 불러일으키기도 하면서, 흥미를 가질 수 있도록 접근하는 것이 중요하다. 어릴 때 수학, 과학에 대한 긍정적 경험을 많이 하게 되면, 나중에 어려운 공부를 할 때에도 훨씬 끈기 있게 버티면서 스스로 재미를 찾아가기도 한다.

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​<1400만 종 지구 생물 신비한 생명 탐험>은 초등학교 교과서 속 과학을 쉽게 알려주는 과학 웹툰 겸 과할 소설이다. 이 책을 통해 초등 고학년 과학 교과와 연계되는 도서로 생물의 탄생부터 시작하여 현대의 유전공학까지, 생명의 비밀 탐험을 할 수 있다. 처음 생물학에 관심을 가지게 된 초등학생들이 재미있고 쉽게, 마치 단톡방을 읽는 것처럼 막힘없이 읽을 수 있도록 구성되어 있는 것이 특징이다. 주로 초등학생 아이들이 궁금해하고 이해할 수 있는 내용들로 구성되어 있으며, 이 책을 읽고 나면 아이들은 자신있게 "나는 생물을 잘 해!"라고 말할 수 있을 것이다.
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​1부에서는 생물의 종류에 대해 다룬다. 여러 가지 동물, 식물, 곤충들에 대해 재미있는 사실들을 배우고 그 내용이 웹툰으로도 나와 있다. 2부는 인체의 신비로 영양소, 소화, 혈액, 호흡과 배설, 감각, 신경계, 미생물 등 초등학교와 중학교 교과 내용과 밀접한 과학적 사실들을 알려준다. 3부는 유전, 다윈과 멘델 같은 위대한 생물학자들의 이야기와 유전의 법칙을 재미있게 설명하고 있다.
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​<1400만 종 지구 생물 신비한 생명 탐험>은 파블 왕이 통치하는 바이오 왕국과 라이벌 관계인 비루스 왕국의 이야기를 배경으로 한다. 바이오 왕국은 수많은 동물과 식물이 살고 있으며 먹거리가 풍부해 음식 문화가 발달했다. 또한 바이오 왕국의 충실한 비서 매지쿠스는 과학적으로 국가를 운영하기 위해 생명 로봇 팀을 꾸몄는데 연구 끝에 로봇 삼총사인 바이오캔, 바이오피어, 바이오큐브를 탄생시켰다. 이야기 곳곳에서 이 로봇 팀이 등장하여, 바이오 왕국의 위기에 처하면 멋진 활약을 펼친다.
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​<1400만 종 지구 생물 신비한 생명 탐험>는 주제를 다루기 전, 먼저 웹툰이 등장하여 아이들의 호기심을 불러일으킨다. 1부 시작에 나오는 웹툰에서 야생동물이 가축들을 잡아먹는 것을 방지하기 위해 출동한 로봇 팀, 멧돼지가 달려들자 커다란 파라솔을 펼쳐 물리친다. 멧돼지는 처음 보는 낯설고 큰 동물을 무서워하고 시력이 나빠서 커다란 파라솔을 거대한 동물이나 벽으로 생각해 도망친 것이었다. 책에서는 이렇게 재미있는 과학적 사실을 알려주며 이야기를 진행해 나간다.
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본격적으로 '동물' 중 '포유류'에 대해 다루면서 로봇 팀이 대화를 한다. 서로 주고 받는 대화 속에서 우리는 포유류의 정확한 정의와 특징이 무엇인지 배울 수 있다. 중요한 내용은 따로 대화상자에 정리되어 나오기도 한다. 대체로 이런 부분은 초등학교 과학 교과서에서도 중요하게 다루는 내용이다. 중간중간 다양한 삽화가 나오기 때문에, 동물의 종류와 특징을 이해할 때 많은 도움이 된다.

이렇게 <1400만 종 지구 생물 신비한 생명 탐험>에서 다루는 주제를 하나씩 읽다 보면 시간 가는 줄 모르고 책장을 넘기게 된다. 여기서 언급하는 내용들 중에서는 어른들도 잘 모르는 재미있는 사실들도 많다. 부모와 초등학생 아이가 함께 읽어도 좋은 책이다.

아이들이 어렵게 느낄 수 있는 '사람의 인체'나 '유전법칙' 등에 대해서도 자세한 설명과 함께 교과 내용을 상세히 다루고 있어 과학 공부를 하는 데에도 많은 도움이 된다. 막연하게 어렵게만 느껴지는 과학, <1400만 종 지구 생물 신비한 생명 탐험>은 아이들이 어릴 때부터 쉽고 재미있게 과학 내용에 접근할 수 있는 방법을 알려준다.

[100자평] 청소년을 위한 기후변화 에세이

청소년을 위한 기후변화 에세이 - 남성현 교수와 함께 읽는 하나뿐인 지구를 지키기 위한 안내서
남성현 지음 / 해냄 / 2024년 8월

현재 이상기후에 대한 에세이, 이상기후 원인과 현상, 그리고 해결책까지. 중고등필독도서추천, 진로도서나 교과연계도서로도 최고.

<청소년을 위한 기후변화 에세이>, 남성현 교수ㅣ하나뿐인 지구를 지키기 위한 안내서

청소년을 위한 기후변화 에세이 - 남성현 교수와 함께 읽는 하나뿐인 지구를 지키기 위한 안내서
남성현 지음 / 해냄 / 2024년 8월

갑작스럽게 일어난 지구의 기후변화

몇 년 사이에 지구의 기후변화가 급격히 일어나고 있다는 뉴스가 끊임없이 나오고 있다. 추워야하는 곳이 따뜻해지고 따뜻한 곳이 추워지는 것은 물론이고 폭염, 폭우, 갑작스러운 우박과 잦아진 태풍, 여러 곳의 자연 환경 변화 등 좋지 않은 소식이 연달이 들린다. 약 백 년 사이에 지구 여러 곳의 기후가 크게 변화하고 있으며 수심과 해안선의 변화도 심상치 않다. 우리나라도 거기에서 예외가 아니라 작년에 이어 올해에도 연이은 폭염을 기록하고 있다. 언제부터 지구는 이렇게 더워지기 시작한 걸까? 앞으로 인류는 이런 기후 변화 속에서 잘 살아갈 수 있는 걸까? 기후 변화로 인해 남극의 얼음이 녹으면서 온갖 바이러스도 함께 노출되고 있다는데 코로나보다 더 무서운 바이러스가 출현하지는 않을까? 미래 세대를 위해서는 우리가 어떤 노력을 해야 할까?

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​서울대학교 지구환경과학부 남성현 교수가 쓴 <청소년을 위한 기후변화 에세이>는 하나뿐인 지구를 지키기 위한 안내서이다. 왜 현재의 기후 변화가 일어나고 있는지, 이러한 급격한 변화가 어째서 비정상적인지, 기후 변화로 인한 생태계 파괴와 기후재난은 무엇인지, 그리고 우리 인간은 어떻게 이러한 문제를 해결할 수 있는지 등에 대해서 알아보는 책이다. 무엇보다 환경문제로 인한 기후변화에 대해 대응하기 위해서는 지구 환경의 과학적 원리를 이해하는 것이 중요하기 때문에 <청소년을 위한 기후변화 에세이>는 거기서부터 출발한다.
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<청소년을 위한 기후변화 에세이>에서는 기후변화가 무엇인지 알아보는 데서부터 출발한다. 기후변화가 무엇인지 알아야 현재 일어나는 현상이 이상기후인지 아닌지 판단할 수 있기 때문이다. 1장에서는 현재 지구에서 어떤 기후변화가 일어나고 있는지, 2장에서는 기후위기 현상, 3장에서는 기후 변화로 인한 피해, 마지막으로 4장에서는 지구를 지키기 위해 우리가 할 수 있는 일 등에 대해서 알아본다. 

청소년 필독도서 : 과학 진로도서로 추천하는 책

<청소년을 위한 기후변화 에세이>는 청소년을 대상으로 한 책으로 누구나 책을 읽고 기후 변화와 이상기후, 이상기후로 인한 피해 등을 쉽게 이해할 수 있도록 잘 설명하고 있다. 또한 여기서 설명하는 내용의 바탕이 되는 지식은 대부분 중고등학교 과학, 또는 지구과학에서도 자주 등장하는 내용이라 학생들에게 많은 도움을 주리라 생각한다. 진로도서로 읽어도 좋고 교양과학 서적이나 환경보호를 위해 읽어도 좋은 책이다.

책의 초반부에서는 기후 기본용어를 설명한다. 지구 그림, 세계 지도와 함께 고위도, 중위도, 저위도 등과 열대 기후, 건조기후 등 기초적인 용어를 쉽게 풀이하고 있다. 또한 뉴스에서 지구 온도가 100년동안 1℃ 올랐다고 하는데 이것이 왜 심각한 일인지 도표와 함께 설명한다. 연도 별 지구 평균기온을 표시한 도표가 함께 나와 있는데 이는 우리가 교과서에서 자주 보는 그림이다. 1880년부터 2023년까지 전 지구의 평균 온도가 지속적으로 상승하는 추세를 알 수 있는 이 그림은, 극심한 기온 변동성을 잘 나타낸다.

지구의 온도가 이제껏 일정하게 유지될 수 있었던 이유를 태양과 지구의 복사에너지로 설명하고, 북극해의 찬 공기가 어떤 역할을 하며 이 제트 기류가 약해지면 어떻게 움직이는지 등에 대해서도 그림과 함께 상세히 알려준다. 기후 변화를 파악하기 위해 선행하는 이 대부분의 내용이 고등학교 과학, 또는 지구과학에서 필수적으로 배우는 내용이므로 중학생들에겐 자연스러운 선행+심화 학습이, 고등학생들에게는 배운 내용을 어떻게 해석하고 적용할 수 있는지 알게 되는 기회가 되리라 본다. 

지구의 온도가 급격히 변하면서 곧곧에서 일어나는 기후변화들, 기후변화와 기후위기의 정확한 정의, 기후와 관련하여 생겨나고 있는 신조어, 지구온난화라는데 왜 지구 곳곳이 더 추워지고 폭설이 쏟아지는지에 대한 설명, 태풍이 잦아지고 점점 위력적으로 변하고 있는 이유, 이러한 기후변화로 인한 생태계 변화, 점점 커지는 감염병 위험 등 여러 위기에 대해 차근차근 알아본다.

<청소년을 위한 기후변화 에세이>는 교과서 속의 과학을 이상기후 변화와 연계시켜 설명하고 있으며, 이러한 기후변화에 우리가 어떻게 대처해야하는지 등에 대해 상세하고 쉽게 이야기한다. 책 곳곳에 나오는 도식과 일러스트 등을 보면서 누구든 이해할 수 있으며, 기후 변화는 현대에서 가장 중요한 쟁점 중 하나이기 때문에 과학과 사회교육 및 논술토론을 위해서도 읽어두면 좋은 책이다.

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​-해냄 출판사 서포터즈로서 작성한 리뷰입니다-
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