들어가며
CHAPTER 1 우주에 관해 알고 싶다면 이것부터 시작하자!
1 물리학으로 자연이 낸 수수께끼를 풀어내다
2 ‘우주’라는 단어의 진짜 의미는 무엇일까?
3 고대 종교와 신화에 기록된 우주의 모습
4 천 년 동안 우주의 중심은 지구였다
5 우주의 중심이 지구에서 태양으로
6 수식은 우주를 이야기하는 언어
7 우주 연구자는 의외로 허술하다
8 우주에서 자주 쓰는 엄청나게 큰 단위
9 사람이 볼 수 없는 빛의 정체
10 별의 밝기를 나타내는 두 가지 방법
11 우주에서는 거리를 어떻게 잴까?
12 우리가 보는 우주는 먼 과거의 우주다
13 우주의 거리를 측정하는 방법은 여러 가지!
14 온도의 한계는 영하 273.15℃
15 물질을 구성하는 가장 작은 입자
16 우주를 움직이는 네 가지 힘
17 빛은 입자일까, 아니면 파동일까?
18 하늘과 우주의 경계는 정확히 어디일까?
COLUMN 우주물리학자의 생활
CHAPTER 2 우주물리학의 핵심, 중력
19 뉴턴의 사과
20 상대성 이론은 어떻게 만들어졌을까?
21 상대성 이론에서 우주는 3차원이 아니라 4차원이다
22 어느 쪽이 멈춰 있는지는 알 수 없다
23 빛은 누가 봐도 똑같은 속도다
24 4차원 시공간을 그림으로 그려보자
25 빠르게 움직이면 시간은 느려진다
26 빠르게 움직이면 길이도 짧아진다
27 산소가 없는 우주공간에서 태양이 연소하는 이유
28 중력을 없앨 수 있을까?
29 중력은 빛을 휘어지게 할 수 있다
30 중력의 정체는 시공간의 일그러짐
31 중력이 센 곳에서는 시간이 느리게 흐른다
32 시공간의 일그러짐은 파동이 된다?
33 중력파를 관측하는 데 걸린 시간은 100년
34 블랙홀이 새까만 이유는?
35 블랙홀에는 털 세 가닥이 자란다
36 천체는 자체 중력으로 붕괴한다
37 블랙홀에 떨어지면 어떻게 될까?
38 블랙홀 주위에서 밝게 빛나는 원반의 정체는?
39 은하 중심에는 초거대 블랙홀이 있다
40 일
우주와 천체가 간직한 수많은 수수께끼가 풀린다!
우주의 구조가 한눈에 보이는 우주물리학 이야기
‘우주’는 누구에게나 매력적으로 느껴지는 단어다. 누구나 한 번쯤은 우주에 끝이 있는지, 외계인은 정말 존재하는지, 다른 우주에 또 다른 내가 있는지 같은 흥미로운 주제들로 열띤 토론을 벌이거나 이런저런 상상을 하며 두근거린 적이 있었을 것이다.
그러나 우주를 향한 호기심과 우주에 관해 배우는 것은 다른 문제다. 특히 우주를 배우면서 ‘물리학’이 나오는 순간 많은 사람이 우주에 급격히 흥미를 잃어버리고 위축되기까지 한다. 하지만 인식과 달리 우주물리학이라는 학문은 우주를 관찰하면서 생기는 수많은 ‘왜?’라는 의문을 풀기 위해 단순히 끊임없이 파고드는 활동이며, 그 안에는 우주에 관한 수수께끼들을 풀어줄 답이 있다.
아직 우주에는 밝혀지지 않은 것이 너무나 많고, 밝혀진 사실조차 명쾌하게 드러나 있는 경우가 많지 않다. 그러므로 모르는 부분이 있더라도 지극히 당연한 일이다. 그저 재미있는 우주 이야기를 읽듯이 이론과 법칙을 살펴보고, 이해되지 않는 내용에 좌절하지 않고 조금씩 도전하며 알아가는 것이 우주를 이해하는 가장 쉽고 즐거운 방법이다.
태양계·은하·블랙홀·암흑물질·상대성 이론과 양자론까지
우주물리학을 알면 우주를 움직이는 법칙이 보인다!
블랙홀과 웜홀, 정체불명의 암흑물질, 멀티버스, 양자론 등 우주에서는 지구에서의 고전적인 물리법칙이 통하지 않는 상황이 많이 벌어진다. 예를 들어 지구의 물리법칙인 뉴턴 역학에서는 너무나 당연하게도 시간과 공간은 절대적이다. 그래서 우리는 불변하는 시간과 공간을 기준으로 언제, 어디서 무엇을 할지 결정하며 살아간다. 그러나 우주에서 불변하는 것은 ‘빛의 속도’이며, 따라서 빛을 기준으로 보면 시간이 빨라졌다 느려졌다 하고 공간이 일그러지거나 휘어지기도 한다.
우주물리학이나 천문학이 ‘과학의 끝판왕’이라고 불리는 이유는 이처럼 우주의 질서와 법칙이 지구에서의 상식을 아득히 뛰어넘기 때문이다. 이를
