가장 진실에 가까운 과학

열역학 - 열과 일, 에너지와 엔트로피의 과학 ㅣ DEEP & BASIC 시리즈 5
스티븐 베리 지음, 신석민 옮김 / 김영사 / 2021년 3월

【 열역학 】- 열과 일, 에너지와 엔트로피의 과학

_스티븐 베리 / 김영사

“이 책의 목적은 아주 구체적이다. 열역학을 하나의 패러다임으로 사용하여 과학이 무엇이지, 과학은 무슨 일을 하며 우리가 그것을 어떻게 이용하는지, 과학이라는 것이 어떻게 생겨났는지, 인간이 자연에 관한 점점 더 도전적인 질문들에 이르고, 그것을 해결하려 애쓸 대 과학이 어떻게 진화하는지를 보여주려고 한다.”

이 책의 저자는 미국의 물리학자이다. 이론과 실험 분야 모두에서 중요한 발견을 한 르네상스형 과학자로 소개된다. 저자는 이 책을 통해 대중을 상대로 열역학의 개론을 이야기해준로 표현하면 “열역학은 가장 진실에 가까운 과학이다”가 될 것이다.다. 열역학은 열과 일, 에너지와 엔트로피를 다루는 과학이다. 아인슈타인은 열역학을 “결코 흔들리지 않을 유일하고 보편적인 이론”이라고 했다. 다른 말로 표현하면 “열역학은 가장 진실에 가까운 과학이다”가 될 것이다.

“이 책은 과학이 무엇이고 어떤 일을 하며 어떻게 존재하게 되었는지에 대해 관심은 있지만 과학적 지식은 거의 또는 전혀 없는 사람들을 위한 책이다.” 저자는 이 책을 통해 전통적인 열역학 즉, 현재 우리가 끊임없이 사용하고 있는 열역학이라는 과학에 대해 이야기를 들려주는 것을 시작한다. 에너지 보존, 시간에 따른 변화의 방향성과 필연성, 절대영도의 존재에 관한 열역학의 세 가지 법칙을 중심으로 구성했다.

이어서 열역학의 역사를 들여다본다. 우리가 열역학 법칙이라고 부르는 개념, 변수 및 도구가 어떻게 진화했는지 볼 수 있다. 열역학을 적용하는 방법, 특히 열역학에서 얻을 수 있는 정보를 사용하여 일상생활에서 수행하는 많은 일의 성능을 향상시키는 방법에 대한 이야기도 유용한 자료이다. 책의 후반부에선 현재 우리가 알고 있는 열역학을 기반으로, 자연이 작동하는 방식에 대한 보다 어렵고, 보통은 더 복잡한 문제들을 해결할 때 직면하는 열린 과제들을 살펴본다. 마지막 챕터에선 열역학을 모든 종류의 과학의 패러다임으로 삼아 과학 지식이 무엇인지, 과학지식은 인간경험의 다른 영역에 관한 지식과는 어떻게 다른지, 과학지식이 인간 존재를 인도하는데 어떻게 사용할 수 있는지를 살펴본다.

통합 과학으로서의 열역학은 처음엔 열기관을 보다 효율적으로 만들고 열에서 최대한 많은 일을 얻기 위한 실질적인 노력에서 자극을 받아 발전했다. 과학은 최소한 두 종류의 지식인 관찰과 실험을 통해 배운 것과 실험의 해석을 통해 배운 것, 즉 우리가 이론이라고 부르는 지적구조로 구성된다.

열역학의 역사를 살펴보면 대포-천공과 관련된 온도 측정에서부터 작은 입자의 브라운 운동 관찰과 암흑물질의 존재를 밝혀낸 천문학적 관찰에 이르기까지 관측 도구가 어떻게 진화하고 개선되었으며 더 강력하고 정교했는지를 알 수 있다. 또한 관측도구가 변화함에 따라 이러한 관측을 해석하는 데 사용하는 이론 역시 수정하고 재구성해야 했다.

“열역학의 진화를 통해 살펴본 것처럼, 자연에 대한 개념과 과학에 포함된 실질적인 지식은 결코 확고하게 고정되어 있지 않다. 심지어 에너지 보존 개념이 도전받는 상황도 있었다. 지금까지는 이러한 도전을 극복했지만 그 개념의 유효성에 한계가 없다고 완전히 확신할 수는 없다. 우리가 우주와 그 속의 무엇인가를 탐구하는 새로운 방향을 찾을 수 있는 한 과학은 계속 진화할 것이다.”

"출판사에서 도서를 지원 받아 작성한 리뷰"