[중고등학생 과학교과 연계도서 추천] 생각하는 청소년을 위한 화학의 역사, 정완상

생각하는 청소년을 위한 화학의 역사 - 연금술에서 원자까지, 물질의 혁명 ㅣ AI 시대를 여는 Classic Insight 3
정완상 지음 / 성림원북스 / 2026년 2월

현대인들의 편리한 문명 세계를 유지할 수 있게 해 주는 화학, 어떻게 여기까지 발전해 왔을까?

우리 주변을 둘러보면 온통 화학과 관련된 것 투성이이다. 현대인들의 필수 기호품 커피부터 시작하여 온갖 음료수들, 아플 때 먹는 약이나 주사, 집집마다 없으면 안 되는 냉장고와 에어컨, 이 모든 전자기기를 작동시키기 위한 전기 등. 화학을 빼 놓고서는 현대인의 '편리한 문명'에 대해 설명할 수 없다.  

문과형 사람이여, 화학이 외계어처럼 느껴진다면 반드시 이 책을 읽어봐야 한다.

정완상 교수님의 신간 『생각하는 청소년을 위한 화학의 역사』 는 중·고등학생은 물론이고 일반 독자나 화학과는 영 맞지 않다고 생각하는 '문과형 학생'들도 쉽게 읽을 수 있는 화학 교양 서적이다. 기존의 화학사 책들이 어렵게 느껴졌다면, 또는 학교에서 배운 화학이 외계어처럼 느껴졌다면 반드시 이 책을 읽어야 한다. 인간이 불과 금속, 물질을 다루기 시작한 문명 초기부터 시작하여 고대 그리스 철학자들이 '물질'에 대해 정립한 내용, 연금술과 산소를 포함한 기체의 발견, 기체에 대한 보일과 샤를의 수식, 돌턴의 원자론과 질량 보존의 법칙, 전기분해 등 교과서에서 언급되는 기초 화학에 대한 내용이 모두 이 책에 쉽게 풀어져 있기 때문이다.

화학의 역사에 대해 알아보면서, 스스로 질문하고 답을 찾는 여정

『생각하는 청소년을 위한 화학의 역사』는 화학의 시작으로 '재료'에 대한 이야기부터 풀어낸다. 사람이 불을 손에 넣은 순간은 그리스로마신화에서 '인간의 전환점'으로 다룰 만큼 중요한 부분이다. 인간은 불을 이용하여 재료를 변형하고 더 유용하게 만드는 방법을 연구하기 시작했다. 흙을 구워 그릇을 만들고 모래에서 유리를 만들고 돌 속의 금속을 추출하여 다양한 도구로 바꾸었다. 금속을 제련하고 주조하고 단조하여 마침내 인류 문명은 청동기 시대를 지나 철기에 이르렀다. 

이어서 고대 그리스의 물질관에 대해 다룬다. 화학 교과서의 앞부분에서 주로 언급되는 내용으로 탈레스, 플라톤, 아리스토텔레스 등 유명한 고대 철학자의 물질관과 함께 데모크리토스가 '모든 물질은 원자로 이루어져 있다'라고 말한 주장에 대해서까지 알아본다. 

연금술의 역사를 지나 드디어 '플로지스톤 이론'과 기체의 발견에 이르면 수소와 이산화 탄소, 질소, 산소, 일산화 탄소를 어떻게 발견하게 되었는지 알 수 있다. 이렇게 한 걸음씩 위대한 과학자들의 발자취를 따라가며 화학의 발달 과정을 익힌다.

『생각하는 청소년을 위한 화학의 역사』에서는 한 주제가 끝날 때마다 '생각의 가지'를 통해 큰 흐름을 정리할 수 있도록 도와준다. 수형도를 통해 큼직큼직한 내용과 거기서 뻗어나간 아이디어와 발견을 깔끔하게 써 놓았다. 책에서 읽은 내용을 일목요연하게 머리 속에 다시 되새기기 좋은 구성이다. 

보일과 샤를의 법칙, 산과 염기, 질량 보전의 법칙과 분자 개념, 전기, 분석화학, 주기율표, 유기 화학, 방사능 원서, 원자의 결합 등 중고등학교 교과서에서 배우는 대부분의 내용이 『생각하는 청소년을 위한 화학의 역사』에 나와 있다. 이 책을 읽으면 학교에서 배우는 과학 이론을 예습하거나 복습할 수 있으며, 수업을 들으며 잘 이해가 가지 않았던 부분도 상세하게 풀어져 있어 부족한 내용을 보충할 수 있다. 교양과학 서적으로써도 훌륭하지만 중고등학교 화학교과 연계도서로도 매우 훌륭한 책이다.

[이공계 진로도서 추천] 생각하는 청소년을 위한 물리학의 역사, 정완상

생각하는 청소년을 위한 물리학의 역사 - 자연의 움직임을 꿰뚫은 위대한 질문들 ㅣ AI 시대를 여는 Classic Insight 2
정완상 지음 / 성림원북스 / 2026년 1월

물리학에 대한 학생들의 반응은 첨예하게 갈린다. 

대부분의 사람들이 '물리학'이 정말 어렵다고 말한다. 그런데 그 중 몇몇 사람들은 물리학을 정말 재미있어하고 쉽게 이론을 이해하고 문제를 곧잘 풀어내곤 한다. 이 때문인지 '선택받은 자만 물리학을 할 수 있다'라는 말이 떠돌고있다. 고등학교 과학 선택 과목으로 '물리학'을 공부해 보면 자신이 선택 받은 사람인지 아닌지 빠르게 알 수 있다는데... 나도 아직 그 진실을 제대로 파악하지는 못했다.

물리학은 세상을 이해하는 좋은 도구 중 하나이다. 물리학이 세상의 많은 부분을 바꾸어 놓았다. 물리학은 기술의 언어이자 사유의 언어, 그리고 이제는 보이지 않는 세계까지 안내하는 언어라고 한다. 물리학이 어렵게 느껴지든 그렇지 않든 우리 나름대로 물리학의 기본 원리를 이해하는 것이, 세상을 더 큰 시야로 바라볼 수 있게 돕는다. 

정완상 교수님의 <생각하는 청소년을 위한 물리학의 역사>는 연대기 식으로 사건을 나열한 것이 아니라 '주제별 물리학의 역사'를 순차적으로 알려준다. 물리학의 주요 개념들이 어떻게 탄생되어 어떤 방향으로 발전해 나갔는지 설명한다. 속력·힘·운동, 소리와 파동, 유체와 비행, 열과 증기기관, 전기 등 현대에서 중요한 역할을 차지하고 있는 이론에 대해 조금이나마 파악할 수 있게 돕는다. 

<생각하는 청소년을 위한 물리학의 역사>에서는 양자론과 상대성이론 이전의 물리학을 다루고 있으며, 주제별 물리학 역사 이야기를 따라가며 물리학 이론들을 더 쉽게 이해할 수 있다.

아킬레우스가 거북이보다 10배 빨리 이동할 수 있다고 가정하고,

거북이를 아킬레우스보다 100미터 앞에서 출발시킨다.

이때 아킬레우스는 거북이를 따라잡을 수 있을까?

-제논의 역설-

가장 먼저 다루는 주제는 '속력과 낙하의 비밀'이다. 교과서에서도 종종 등장하는 '제논의 역설'로 알려진 '아킬레우스와 거북이' 이야기가 먼저 등장한다. 제논은 아킬레우스가 영원히 거북이를 따라잡을 수 없을 거라 생각했다. 아킬레우스가 100미터를 달려가면 거북이는 10미터를 이동하고, 거북이를 따라잡기 위해 아킬레우스가 10미터를 이동하면 거북이는 1미터를 이동한다. 이 과정을 무한히 반복하면 아킬레우스는 계속 거북이가 있던 자리에만 도착하게 되고, 거북이를 절대 따라잡을 수 없다고 주장한다.

다들 알고 있겠지만 이 주장은 틀렸다. 

제논은 물체의 운동을 설명하면서 이동한 거리만 생각하고 물체가 이동하는 시간을 간과했기 때문에 잘못된 결론을 얻게 되었다. 수학에서는 극한의 의미에 대해 설명하면서 이 이야기를 언급하기도 한다. 그러나 이 역설을 통해 사람들은 운동과 속도의 본질을 깊이 탐구하게 되었다. 이후 갈릴레이 갈릴레오의 '진자 등시성', 속력의 정의, 경사면 실험을 통해 낙하하는 물체가 등가속 운동을 한다는 사실을 밝힌 것 등에 대해 하나씩 설명한다. 

<생각하는 청소년을 위한 물리학의 역사>에서는 한 챕터가 끝나면 책에서 주로 다룬 내용을 깔끔하게 볼 수 있도록 도식으로 정리해 놓았다. 물리학 주제 위주로, 앞에서 언급했던 주요 사건을 써 놓았기 때문에 관련된 물리학 내용과 공식 등을 효율적으로 복습할 수 있다. 또한 물리학을 공부하지 않는다 하더라도 국어 수능 대비 비문학으로 자주 보는 과학 주제들이 나와 있다. 파동의 성질, 도플러 효과, 뉴턴의 중력 발견 과정, 위치에너지, 유체역학, 빛의 입자설과 파동들 등 모두 단골 출제 내용이다. 

중학교나 고등학교의 물리학에서 주로 어떤 내용을 배우게 되는지 궁금하다면, 일상 생활을 하면서 알게 된 물리학 법칙에 대해서 제대로 공부해보고 싶다면 <생각하는 청소년을 위한 물리학의 역사>가 많은 도움이 될 것이다. 

[겨울방학 이공계 진로도서 추천] 직관과 객관, 키코 야네라스

직관과 객관 - 과잉 정보의 시대, 본질을 보는 8가지 규칙
키코 야네라스 지음, 이소영 옮김 / 오픈도어북스 / 2026년 1월

예전에는 정보를 통제하는 방식으로 기득권을 유지하였는데 지금은 정보가 너무 많아 어떤 정보를 어떻게 파악해야 하는지 알 수 없다. 우리는 조금만 길을 벗어나도 정보의 홍수에서 헤매게 된다. 이런 세상에서 다양한 분야의 정보를 어떻게 처리하고 판단해야 할까? 

<직관과 객관>은 스페인의 데이터 전문가 키코 야네라스가 쓴 책으로, 전 프로바둑기사이자 '알파고와의 대결'로 유명한 이세돌 씨가 무려 추천사를 썼다. 이 책이라면 보다 합리적인 판단을 할 수 있도록 많은 도움을 주리라 본다. 

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​이세돌씨는 <직관과 객관>을 두고 우연, 표본, 인과, 불확실성처럼 매일 마주하는 문제들을 숫자라는 언어로 깔끔하게 재배치되는 것을 볼 수 있어, 이 책 자체로 힐링이었다고 한다. 뒤섞인 색종이를 색깔별로 정리할 때의 느낌이라고 표현한 것이 재미있다. 이 밖에도 빅데이터응용통계학과 교수는 '통계 리터러시'와 '데이터 리터러시'에 한걸음 더 다가갈 수 있다고 추천하였다. 
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<직관과 객관>에서는 정보를 제대로 파악하기 위한 방법을 몇 가지로 나누었다. 세계의 복잡성 이해, 수치로 사고하기, 표본의 편향 주의하기, 인과관계의 어려움을 수용하기, 우연의 힘 인정하기, 불확실성 예측하기 등이다. 각각의 내용을 다루면서 세계적으로 유명한 사례, 흥미로운 이야기를 풀어내고 합리적인 사고 방식을 알려준다. 덕분에 평소 데이터 리터러시에 관심이 있었던 사람이든 문외한인 사람이든 모두 재미있게 이 책을 읽을 수 있다. 

저자는 데이터가 언제나 과학의 기본 요소였으며 우리가 새로운 지식을 창출하는 방법이었다고 말한다. 찰스 다윈은 비글호를 타고 전세계를 돌아다니며 표본을 찾고 수집한 표본을 정리, 분류하고 유형화하였다. 기록하고 관리하며 자료를 해석했고 여러 사실을 밝혀냈다. 

21세기 현재, 데이터는 디지털화로 기하급수적인 증가를 겪으며 삶의 모든 영역에 존재하고 있다. 기업들은 물론이고 자영업을 하는 사람들도 매출을 올리고 재고를 관리하기 위해 데이터를 사용한다. 과학과 수학 뿐 아니라 정책을 정하거나 교육을 하는 데에도 데이터를 계산한다. 저자의 소개글에 따르자면, 이 책에서는 세상의 복잡성과 이를 해독하는 열쇠로서의 데이터를 핵심 논점으로 다룬다. 

1. 세상의 복잡성을 인정하라

2. 수치로 사고하라

3. 표본의 편향을 막아라

4. 인과관계의 어려움을 수용하라

5. 우연의 힘을 무시하지 말라

6. 불확실성을 예측하라

7. 딜레마에도 균형을 유지하라

8. 직관을 맹신하지 말라

-<직관과 객관> 책의 8가지 규칙-

'세상의 복잡성 인정'에 대한 주제를 다루기 위해 저자가 먼저 언급한 이야기는 '유럽 뱀장어'에 대한 것이다. 사르가소해라는 특정한 해양환경에서 태어나 뱀장어의 유생은 멕시코 만류를 따라 수천 km에 달하는 바다를 건너 유럽 해안에 정착한다. 그리고 아스투리아스, 브리스틀 해협 등 저마다 도착한 지역의 강을 거슬러 올라가 진흙이 많은 웅덩이를 고라 정착한다. 정착한 이후에는 오랜 시간 동안 이곳을 떠나지 않고 단 200m 남짓한 구역에서 10~20년을 머무른다고 한다. 그러다 특정 시기가 되면 본능에 이끌려 번식을 결심하고 웅덩이에서 벗어나 다시 사르가소해로 돌아가는 여정을 시작한다. 그 과정에서 변태하여 은빛의 성체로 거듭난다. 소화기관은 위축되어 기능을 상실했기 때문에 아무것도 먹지 않은 채 긴 여정을 완수하고, 목적지에 도착하여 번식을 마치면 삶이 끝난다. 이처럼 뱀장어는 복잡한 존재이고, 세상 또한 복잡한 곳이며 이 복잡성은 비선형적이다. 이 외에도 세상의 복잡성을 설명하면서 '나비 효과'로 유명한 MIT과학자 에드워드 로렌츠의 혼돈 이론을 언급한다. 

원인들의 원인에 대해 알아보며 체르노빌 원전 사고가 왜 일어나게 되었는지부터 시작하여 아이들의 학업 성취도와 이를 결정 짓는 요인에 대해 설명한다. 가정의 경제 수준이 학업 성취에 미치는 영향, 유전자가 학업 성취에 미치는 영향, 유전자와 학업 성취도의 상관관계 등을 알아보며 '인과적 복잡성'에 대해 이해할 수 있다.

세상의 수많은 데이터들을 어떻게 파악하고 이해하고 올바른 판단을 해야 하는지 고민이 된다면, 세상이 움직이는 원리들을 데이터 분석가의 눈으로 보는 방법을 알아보고 싶다면 <직관과 객관>에서 훌륭한 답을 찾을 수 있을 것이다. 

[이공계 진로 추천도서] 세상에서 가장 쉬운 과학 수업 쿼크모형, 정완상

세상에서 가장 쉬운 과학 수업 : 쿼크모형 - 입자가속기의 발명부터 쿼크의 발견까지 ㅣ 노벨상 수상자들의 오리지널 논문으로 배우는 과학 20
정완상 지음 / 성림원북스 / 2025년 12월

많은 이공계 교수님들, 과학을 가르치는 교사들이 감탄하며 읽는 책 [노벨상 수상자들의 오리지널 논문으로 배우는 과학]의 마지막 책 <세상에서 가장 쉬운 과학 수업 쿼크모형> 이 출간되었다. 이공계 진로 희망 학생, 영재고나 과학고 진학을 준비하는 학생들에게 내가 강력히 추천하는 시리즈이기도 하다. 벌써 마지막 책이 나오다니, 시원섭섭한 이 기분... 
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​길고 긴 여정을 마친 정완상 교수님은 어떤 기분일까 혼자 추측해 보기도 했는데, 이미 다른 책을 열심히 집필하고 계신 듯 하다. 
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작년 10월에도 어김없이 노벨상 수상자들을 발표했다. 우리나라에서는 아직 한 명도 나오지 않은 노벨 과학상 수상자, 옆나라인 일본에서는 스스무 기타가와 교토대 교수가 노벨 화학상을 수상하여 축제 분위기였다. <세상에서 가장 쉬운 과학 수업 쿼크모형>의 서문에 나온 것처럼, 과학 꿈나무들이 이 책을 열심히 읽고 언젠가 우리나라에서도 노벨 과학사 수상자들이 나오길 바란다. 

정완상 교수가 커다란 꿈을 안고 집필한 책인 만큼, 이 책에는 독자들의 높은 수준과 요구 사항에 맞춰 노벨상 논문을 이해하기 위해 필요한 '수식'들이 나와 있다. 일반 과학 교양서들이 수식이나 어려운 학문적 용어들을 너무 배제하여 해당 내용을 제대로 다루지 못하는 것과 반대이다. <세상에서 가장 쉬운 과학 수업 쿼크모형>은 새롭게 알아가는 즐거움을 느끼면서 지적 도전을 하고 싶은 이들에게 추천하는 책이다.

<세상에서 가장 쉬운 과학 수업 쿼크모형>의 앞 부분에는 노벨 과학상을 수상한 저명한 과학자의 인터뷰가 나와 있다. 이번에 인터뷰를 한 분은 점근적 자유 모형으로 2004년 노벨 물리학상을 수상한 '윌첵 박사'로 천재적인 직관으로 입자물리학을 체계화시킨 '겔만의 쿼크모형 논문'에 대한 내용이 간단히 나와 있다.

그가 쓴 논문은 짧지만, 입자물리학의 판도를 완전히 바꾼 혁명적인 선언문이었습니다. 거기에는 우리가 알고 있는 양성자, 중성자 같은 입자가 사실은 더 기본적인 입자인 쿼크 3개로 구성되어 있다는 이론을 제안합니다. 당시엔 실험으ㅇ로 관측되지도 않은 입자들을, 단지 수학적 대칭성과 패턴을 통해 예측한 것이죠.

…중략…

하지만 시간이 지나면서 겔만의 이론은 점점 더 많은 입자 간 관계를 설명해 주었어요. 결국 입자물리학의 주류 이론인 표준모형의 기초가 되었습니다. 겔만이 아니었다면 오늘날의 입자물리학도 없었을 겁니다.

-<세상에서 가장 쉬운 과학 수업 쿼크모형> 윌첵 박사 인터뷰 중에서-

인터뷰를 통해 겔만이 1964년의 논문을 통해 과학사에 어떤 업적을 남겼는지, 물리학에서 그 이론이 가진 의의가 무엇인지 대략 파악할 수 있다. 

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​<세상에서 가장 쉬운 과학 수업 쿼크모형>에서는 '쿼크 모형'에 대해 본격적으로 이야기하기 전에 준비운동을 시작한다. 입자가속기의 발명 과정과 현존하는 가장 크고 에노지가 높은 입자가속기의 존재, 입자의 궤도를 측정한 결과, 현대대수에 처음 입문한 이들을 머리 싸매게 만드는 군과 대수, 새로운 입자의 발견 과정과 기묘한 입자의 출현을 알아보고 나서 마침내 쿼크모형에 도달한다. 이 과정에서 중고등학교 과정에서 배우는 수학은 물론이고 대학교에서 배우는 수학 내용들이 언급된다.  
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쿼크모형이 나오는 데 큰 도움을 준 '사카타 모형'이라는 것에 대해 알아본 후 쿼크모형의 창시자 겔만의 생애와 연구에 대해서도 이야기한다. 물리학자들이 새롭게 발견된 중간자와 중입자를 여덟 개씩 짝 지어 배열한 모형 배치와 오메가 입자에 대한 설명이 앞서 나오고 쿼크 사이의 관계를 완벽하게 묘사한 '다이어그램'에 대해서 설명한다. 이후 쿼크모형의 진화, 쿼크모형에 대한 노벨상 영어 논문까지 최종적으로 알아보며 책을 마무리한다. 

2025년은 정완상 교수가 느꼈던, 과학에 대한 즐거움을 함께 공유할 수 있어서 더 뜻깊은 한해였다. 완벽히 노벨상 논문을 이해하지 못했더라도 그 과정 하나가 모두 재미있었고 예전에 배웠던, 그러나 의미없고 어렵게만 느껴졌던 수학 이론들이 이렇게도 쓰였다는 것을 깨달을 수 있었다. 많은 이들이 과학과 수학을 더 사랑하게 되기를 바라면서 '세상에서 가장 쉬운 과학'시리즈의 마지막 서평을 끝낸다.

[대입 이공계 면접대비 추천도서] 세상에서 가장 쉬운 과학 수업 양자물질, 정완상

세상에서 가장 쉬운 과학 수업 : 양자물질 - 극저온의 액체헬륨부터 위상수학까지 ㅣ 노벨상 수상자들의 오리지널 논문으로 배우는 과학 17
정완상 지음 / 성림원북스 / 2025년 10월

읽을 때마다 감탄하고 또 감탄하는 과학도서 [노벨상 수상자들의 오리지널 논문으로 배우는 과학]시리즈 신간 <세상에서 가장 쉬운 과학 수업 : 양자물질> 편이 나왔다. 점점 끝을 달려가는 모습을 보면서 이 시리즈의 완결이 기대되기도 하고 아쉽기도 하다. 언제 또 이런 책이 또 나올까 싶기도 하고 지금이나마 이 책이 출간된 것이 참으로 행운이라는 생각이 들기도 한다. 
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<세상에서 가장 쉬운 과학수업 : 양자물질> 에서는 홀 효과에 대한 논문, 액체 헬륨의 초전도성을 알아낸 오너스 논문, 초전도체 이론을 밝힌 바딘-쿠퍼-슈리퍼의 논문, 양자 홀 효과에 대한 논문, 그리고 위상물질 이론에 관한 논문 등을 다루었다고 한다. 초유동성과 초전도성으로 노벨 물리학상이 수여되었기 때문에 수소, 산소, 헬륨과 같은 물질을 액화한 과학자들의 이야기를 먼저 다루고 탄소를 이용한 양자물질 그래핀, 탄소 나노 튜브 등을 알아본다. 마지막으로는 2016년 위상물질 연구로 노벨 물리학상을 받은 과학자들의 업적과 논문을 살펴볼 수 있도록 구성되어 있다.

최근 이슈가 되고 있는 양자물질 등에 관심이 많았으나 어떻게 접근해야 할지 난감했던 이들, 영재고나 과학고 또는 이공계 진학을 마음 먹은 학생들, 과학적 호기심으로 더 깊은 내용을 알고 싶었던 이들에게 <세상에서 가장 쉬운 과학수업 : 양자물질>은 단비같은 책이 될 것이다.

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​<세상에서 가장 쉬운 과학수업 : 양자물질> 초반 부분에는 현대 위상물질 이론의 창시자 홀데인 교수의 제자인 '아슈빈 비슈나와트' 하버드 대학 교수와의 인터뷰가 나와 있다. '노벨상 수상자들의 오리지널 논문으로 배우는 과학'시리즈는 책마다 이렇게 저명한 과학자들의 인터뷰가 실려 있는데 볼 때마다 이런 분들을 어떻게 섭외했지 하는 놀라움이 생긴다. 과학도를 꿈꾸고 있는 학생들은 이런 인터뷰를 보면서 자신의 진로에 대해 더 깊이 생각할 수 있을 것이다.
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​홀데인 교수님의 개인적인 성격, 수업 방식이나 사고하는 과정을 가볍게 이야기하고 1988년 논문에 대해서 소개한다. 양자 홀 효과 하면 떠오르는 조건은 강한 자기장이라고 한다. 전자가 평면 안에서 움직일 때 자기장이 있으면 전자의 궤도가 원을 그리며 양자화되고 전도도가 정수 단위로 떨어지듯 나타난다. 이를 정수 양자 홀 효과라고 한다. 홀데인 교수의 논문(양자물질 책을 읽으면서 확인하기 바란다)은 전통적인 '양자홀 효과'개념에 반기를 드는 내용으로 당시에는 확인할 수 없었으나 2004년 실험물리학자들이 그래핀이라는 벌집 격자 구조를 가진 물질을 얻게 되면서 검증되었다. 이것이 바로 위상 절연체(topological insulator)의 시초라니 정말 놀라운 일이다. 
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<세상에서 가장 쉬운 과학수업 : 양자물질>에서는 바로 이 논문을 이해하기 위한 여행을 시작한다. 첫 번째로 액체헬륨과 초유동성의 발견에 대해 알아본다. 상상할 수 없을 정도로 낮은 온도에서 기체를 액화시킨 과학자들의 이야기를 살펴보고 액체헬륨의 발견, 액체 헬륨이 보여주는 신기한 현상인 초유체(점성이 없는 액체)와 초유체의 특징에 대해 설명한다. 현미경의 발달을 짚어보며 전자의 양자역학적 터널링을 이용한 주사터널링 현미경의 원리, 초전도 이론의 발달 과정,  양자 자석, 양자 홀 효과와 그래핀, 그리고 위상수학에서 다루던 수학적 직관을 물리적인 통찰력으로 이끌어낸 과정까지 살펴본다. 

쉽지 않은 여정이 되겠지만 과학적 호기심을 가지고 저자의 설명을 따라가다 보면 홀데인 교수의 연구가 어떻게 이루어지게 되었는지, 그 내용은 어떤 것인지 조금이나마 이해할 수 있을 것이다.