<세상에서 가장 쉬운 과학 수업 우주팽창 이론>, 정완상 물리학과 교수

세상에서 가장 쉬운 과학 수업 : 우주팽창이론 - 프리드만-르메르트 방정식에서 피블스의 물리 우주론까지 ㅣ 노벨상 수상자들의 오리지널 논문으로 배우는 과학 15
정완상 지음 / 성림원북스 / 2025년 7월

이번엔 어떤 노벨상 수상자의 이론을 어떻게 풀어나갈까 궁금해지는 과학책 시리즈이자 노벨상 수상자들의 오리지널 논문으로 배우는 과학 <세상에서 가장 쉬운 과학 수업> 시리즈, 우주팽창 이론 편이 나왔다.

앞서 몇 번이나 소개한 적이 있는 <세상에서 가장 쉬운 과학 수업> 시리즈는 우리나라의 학생들도 한국어로 된 과학책으로 지적희열을 얻을 수 있도록 구성되어 있는 책이다. 일반적인 교양 과학책들과 다르게 진짜 노벨상 수상자들의 영어 논문이 실려 있으며 이 논문을 조금이라도 쉽게 이해할 수 있도록 해당 과학 이론의 역사와 함께 기초적인 지식, 꼭 알아야 하는 수식 등을 함께 풀어 놓은 것이 특징이다. 정완상 교수가 쓴 <세상에서 가장 쉬운 과학 수업> 시리즈를 알게 된 이후, 해외 원서가 아니라 한국어로 된 전문적인 교양 과학 서적이 나왔다고 여기저기 널리 알리려고 애쓰는 중이다. 

혹시 아는가? 

저자의 의도처럼 과학도를 꿈꾸는 수많은 이들이 <세상에서 가장 쉬운 과학 수업> 시리즈를 재미있게 읽고 해당 이론에 더 관심을 갖게 되어, 이 분야에 뛰어들게 될 수도 있다. 또는 아이들에게 이 과학이론을 소개시켜주고 싶었던 어른들이 열심히 이 책을 읽고 학생들의 관심 분야를 더 넓혀줄 수도 있다. 과학 이론을 기반으로 한 탄탄한 줄거리를 만들고 싶었던 콘텐츠 제작자가 이 책을 바탕으로 뛰어난 작품을 완성시킬 수도 있다. <세상에서 가장 쉬운 과학 수업> 시리즈는 이처럼 수많은 가능성을 안고 있는 훌륭한 교양 과학 서적이다.

이번 책 <세상에서 가장 쉬운 과학 수업 : 우주팽창 이론>에서 다루고 있는 논문은 허블의 논문, 르메르트의 논문, 프리드만의 논문, 피블스의 현대 우주론의 탄생을 알리는 논문, 노벨상 수상 연설문이다. 저자는 이 어려운 논문들을 최대한 쉽게 설명하기 위해 많은 고민을 했다고 한다. 물리학자 중에서도 가장 똑똑한 이들이 '이론 물리학자'의 길을 선택하는 것을 떠올리면(천재 중의 천재들...), 저자의 고충이 조금은 이해가 갈 것이다.

<세상에서 가장 쉬운 과학 수업>은 서문 뒤에 항상 저명인사와의 인터뷰를 다루고 있다. 이번에는 초끈이론의 창시자 위튼 박사의 깜짝 인터뷰가 실려 있다. 아인슈타인의 일반상대성이론을 기반으로 한 우주 모형과 우주가 점점 커진다는 '우주팽창이론'의 대립, 프리드만과 르메르트의 논문, 피블스의 물리 우주론이 나오기까지의 과정이 간략하게 언급되어 있다.

<세상에서 가장 쉬운 과학 수업 : 우주팽창 이론>에서는 우주를 어떻게 상상하였는지 신화 속의 '우주 이야기'부터 살펴보기 시작한다. 고대 그리스 철학자들이 생각한 우주, 피타고라스 학파가 알아낸 우주의 비밀과 세기의 발견인 코페르니쿠스의 지동설까지가 꽤 먼 과거의 이야기이다. 지동설에 대한 부분에서는 중고등학교 과정에서 배우는 지구과학 이론이 함께 나와 있다.

망원경 없이도 천문학적인 관측 결과를 낸 튀코 브라헤, 케플러가 발견한 우주의 법칙, 성간물질 그리고 우리은하와 태양계에 대한 이야기, 별의 비밀과 우주의 시작 이야기까지 다룬다. 여기까지는 상당 부분의 내용이 학교에서 배우는 과학지식, 특히 지구과학에서 다루는 이론과 겹치므로 쉽게 이해하면서 읽을 수 있다.

이렇게 준비운동을 하면 다섯 번째 만남 '팽창하는 우주, 수학으로 읽다'부터 본게임이 시작된다. 피블스와 현대 우주론의 탄생, 아인슈타인의 방정식, 평평한 우주의 시공간 간격을 다룬 프리드먼과 르메르트, 우주 곡률과 리만 기하학 등 지적 도전을 필요로 하는 내용들이 기다리고 있다. 수식과 적절한 설명이 함께 하기 때문에 천천히 정독하면서 따라가다 보면 꽤 많은 부분을 이해할 수 있다.

일반인 또는 학생들이 노벨 물리학상을 받은 논문들을 조금이나마 받아들일 수 있게 돕는, 한국어로 된 책은 <세상에서 가장 쉬운 과학 수업>이 거의 유일하지 않나 싶다. 어려운 과학 이론에 진심으로 도전해 보고 싶다면 그 첫 단계로 <세상에서 가장 쉬운 과학 수업>시리즈 완독을 먼저 추천한다.

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[100자평] 세상에서 가장 쉬운 과학 수업 : 양자광학

세상에서 가장 쉬운 과학 수업 : 양자광학 - 빛의 입자설과 파동설부터 양자컴퓨터까지 ㅣ 노벨상 수상자들의 오리지널 논문으로 배우는 과학 16
정완상 지음 / 성림원북스 / 2025년 7월

고전 광학과 레이저의 탄생, 광통신의 역사부터 양자광학까지. 노벨상 수상자들의 논문을 이해할 수 있도록 돕는 책.

<세상에서 가장 쉬운 과학수업-양자광학> 노벨상 수상자들의 오리지널 논문으로 배우는 과학,

세상에서 가장 쉬운 과학 수업 : 양자광학 - 빛의 입자설과 파동설부터 양자컴퓨터까지 ㅣ 노벨상 수상자들의 오리지널 논문으로 배우는 과학 16
정완상 지음 / 성림원북스 / 2025년 7월

블로그에서 꾸준히 소개하고 있는 <세상에서 가장 쉬운 과학 수업>시리즈가 점점 끝을 향해 달려가고 있다. 이번에 15권 피블스의 우주 팽창이론 그리고 16권 글라우버의 양자광학에 대한 책까지 출간되어서 이제 4권의 책만 남아 있는 상황이다. 뭔가 아쉽기도 하고 원래 예정되었던 20권 시리즈가 완성되어가는 과정이 대단하게 느껴지기도 한다.
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이제 독자의 수준이 높아졌으니 수식을 피하지 말고 천재 과학자들의 오리지널 논문에 도전해 보길 바란다

16번째 책 <세상에서 가장 쉬운 과학 수업 : 양자광학>은 AI가 급속도로 발전하고 있는 현재 가장 주목받는 과학 원리 중 하나에 대해 다루고 있다. 수능 국어 대비 단골 출제 지문인 빛이 입자냐 파동이냐 하는 논쟁부터 시작하여 아인슈타인의 유도방출이론과 레이저, 광섬유의 발견과 광통신, 양자광학의 탄생과 양자광 기술 등에 대해 이야기한다. 

<세상에서 가장 쉬운 과학 수업 : 양자광학>에서 다루고 있는 세 개의 논문은 제인스-커밍스 모형 논문, 글라우버의 결맞는 상태 논문, 펜드리의 투명 망토 논문이다. 가장 먼저 제인스-커밍스 논문이 나오기까지의 과학자들의 역사를 소개하는데 고등학생들은 익숙한 내용도 많을 것이다. 빛의 입자설과 파동설의 논쟁은 너무 유명한 나머지 문과인 학생들도 알고 있는 경우가 많고, 광통신의 역사, 레이저의 발명에 얽힌 이야기도 꽤 알려져 있다. 

그러나 이 책은 많은 과학 교양서들이 하는 것처럼 이론을 단순화 시켜 설명하는 데에 그치지 않고, 과학 원리 이해해 필요한 도식, 수식 등을 함께 보여준다. 중고등학교 수준에서 또는 일반 성인들이 노력하고자 하면 수식을 이해하고 써 보면서 최대한 '노벨상 수상자들의 논문'을 이해할 수 있도록 발디딤대를 마련해주는 것이 특징이다.

<세상에서 가장 쉬운 과학 수업 : 양자광학>의 서문 뒤에는 2018년 광학 핀셋으로 노벨 물리학상을 수상한 애슈킨 박사님의 인터뷰가 나와 있어 과학도를 꿈꾸는 수많은 이들을 두근거리가 한다. 인터뷰는 양자광학의 창시자 글라우버의 논문에 대해 이야기를 나누는 내용이다. 양자광의 의미와 함께 글라우버가 연구한 '반응집성'에 대해 설명한다.

광자의 반응집성(Photon antibunching)

 : 광원에서 방출될 때 개별 광자가 일시적으로 분리되는 양자역학적 현상. 

글라우버의 논문은 레이저를 이용한 냉각기술로 원자를 냉각시켜 원자 시계를 만들 수 있는 기술을 만드는 혁명을 일으켰고, 빛의 반응집성은 전송 오류와 보안 위반을 줄여 양자암호화 프로토콜의 보안을 강화할 수 있다고 한다. 

<세상에서 가장 쉬운 과학 수업 : 양자광학>에서는 고전 광학부터 시작하여 레이저의 탄생, 광통신의 역사 등을 쭉 따라가면서 양자 광학의 탄생 과정과 결맞는 상태의 의미, 양자광 기술을 살펴볼 수 있다. 마지막으로 노벨상 수상자들의 원본 논문까지 읽어 보면서 양자광학의 원리에 대해 조금이나마 이해해 볼 수 있다.

<통합과학 교과서 한 번에 통과하기> 통합과학 내신·수능 바이블

통합과학 교과서 한 번에 통과하기 1 - 내신부터 수능까지, 단숨에 돌파하는, 2022 개정 교육과정 반영 ㅣ 해냄 통합교과 시리즈
신영준 외 지음 / 해냄 / 2025년 6월

-출판사에서 책을 제공받아 작성한 리뷰입니다-
올해 고등학생 1학년들부터는 2022개정교육과정이 반영된다. 모든 교과서와 내신, 수능 방법이 2022개정교육과정안대로 실시된다. 기존 학생부 9등급은 5등급으로 바뀌어 산출되기 때문에 등급 간 경쟁은 더 치열해질 것으로 보인다. 수능은 통합형으로 개편되어 모든 수험생들이 같은 과목, 같은 시험지로 시험을 보게 된다. 기존에는 국어,수학, 과학탐구, 사회탐구에서 각각 학과와 본인의 적성에 맞는 과목을 선택해서 시험을 치렀다. 그러나 현재 고등학교 1학년 학생들은 통합과학과 통합사회 시험지로 수능을 치르게 된다. 동시에 각 대학들에는 학과에 맞게 권장하는 선택과목, 변별력을 위해 실시하게 될 면접 방법 등을 발표하고 있다.
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고등학교 통합과학 교과 핵심을 집어준다.

교과서에서 다루기 힘든 심화해설과 사고 확장까지 다룬다.

이런 상황에서 고등학교 입학을 앞두고 있다면, 또는 현재 고등학생 1학년이라면 통합과목에 대한 준비를 더욱 탄탄히 하는 것이 좋다. <통합과학 교과서 한 번에 통과하기>시리즈는 내신부터 수능까지 커버할 수 있도록 2022 개정 과학과 교육과정 개발 책임자들이 집필한 책이다. 이 책에서는 2022개정 교육과정 과학탐구의 목표처럼 단순히 지식을 외우는 것을 넘어서, 현상에 대해 이해하고 스스로 왜, 어떻게를 물으며 탐구해 나가는 태도와 과정을 중요시한다. 질문을 던지고 새로운 의미를 창출할 수 있도록 과학적 사고력과 창의력을 기를 수 있게 돕는다.

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​<통합과학 교과서 한 번에 통과하기>는 1권과 2권으로 구성되어 있는데 1권에서는 과학의 기초, 물질과 규칙성, 시스템과 상호작용을 중심으로 자연 현상의 원리를 다루고 2권에서는 변화와 다양성, 환경과 에너지, 과학과 미래사회라는 주제를 다루고 인간과 자연, 미래의 관계에 대해서 생각해 본다. 이처럼 <통합과학 교과서 한 번에 통과하기>는  커다란 관점에서 통합적 접근을 시도하고 있기 때문에 많은 고등학생, 수험생들에게 깊이 있는 과학적 사고를 할 수 있게 도울 수 있다. 더군다나 현재 서울대에서는 탐침 면접을 보겠다고 제시한 만큼 각 대학에서는 내신 5등급으로 변별할 수 없는 부분을 심화 교과 면접, 심층 면접 등으로 학생들의 가능성을 판단할 것이다. 
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​<통합과학 교과서 한 번에 통과하기> 1권에서 첫 번째로 다루는 부분은 측정이다. 표준 시간과 공간, 자연을 재고 비교하는 기준, 기본량과 측정 표준, 센서와 정보기술 등을 알아본다. 시간과 공간 규모의 예시를 살펴보고 각 단위로 무엇을 측정할 수 있는지 생각해 본다. 교과서 개념에서 더 나아가 미시 세계와 거시 세계의 측정 방법에 대해 알아보고 각각의 방법으로 측정한 것은 무엇이 있는지 알려준다. 또한 미시 세계와 거시 세계의 물체 크기에 대한 차이점을 분석하고 이러한 '측정'에 대한 인간의 노력이 인류에게 어떤 영향을 미쳤는지 등에 대해서도 생각해 볼 수 있도록 질문한다.
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​<통합과학 교과서 한 번에 통과하기> 에서는 통합과학 교과에서 다루는 내용을 한 줄기로 크게 이어가며 설명해 주고 있다. 또한 여기에서 그치지 않고 관련 내용에 대해 어떻게 파고들 수 있는지, 탐구 활동으로 생각해 볼만한 내용에는 어떤 것이 있는지, 더 심화하면 어디까지 생각이 뻗어나갈 수 있는지 등에 대해서 제시한다. 관련 내용에 대한 학교 프로젝트, 또는 개인적으로 더 탐구하고 싶은 과학 주제에 대해서 생각할 때 이 책은 좋은 가이드라인이 될 것이다. 과학 공부를 단순히 암기하고 문제 풀기로 끝내는 것이 아니라 진심으로 자신이 좋아하는 분야, 궁금한 분야를 찾아 탐구하고 싶은 학생들에게 이 책을 추천한다. 또한 이런 탐구정신과 노력이 쌓이면, 내신은 물론이고 교과 관련 활동, 대학 심화 면접 등에서도 좋은 결과를 얻을 수 있을 것이다.
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[100자평] 통합과학 교과서 한 번에 통과하기 2

통합과학 교과서 한 번에 통과하기 2 - 내신부터 수능까지, 단숨에 돌파하는, 2022 개정 교육과정 반영 ㅣ 해냄 통합교과 시리즈
신영준 외 지음 / 해냄 / 2025년 6월

2022개정 교육과정의 통합과학 교과서를 한번에 훑어볼 수 있어서 유용한 책이다. 깊이 있게 생각해볼 내용도 따로 제시되어 있다.