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품목정보
| 발행일 | 2022년 05월 10일 |
|---|---|
| 쪽수, 무게, 크기 | 240쪽 | 436g | 134*195*20mm |
| ISBN13 | 9788962624304 |
| ISBN10 | 8962624303 |
왼손잡이 우주
: 대칭부터 끈이론까지, 현대 물리학으로 왼쪽/오른쪽 구별하기
최강신 저
|
동아시아
|
2022년 05월 10일
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- 자연과학 top20 2주
- eBook
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생각이 너무 많은 어른들을 위한 심리학 (10만부 돌파 기념 스페셜 에디션)
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저자 소개 (1명)
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이상하게 들릴지 모르겠지만, 이 책의 목표는 왼쪽과 오른쪽을 구별하는 것이다. 어떻게 구별할까? 잠시 생각해 보면, 익숙한 것 같지만 이를 구별하는 것이 쉽지 않다는 것을 알 수 있다. 놀라운 것은 물리학이, 오른쪽과 왼쪽이 어떻게 구별되는지를 알려준다는 것이다.
--- p.4
왜 대부분의 사람들이 오른손으로 밥을 먹을까? 둘 중 하나다. 1. 잘 모르지만 이유가 있다. 지구인들은 오른손을 더 잘 쓰도록 타고났다. 2. 이유는 없고 우연일 뿐이다. 양손을 똑같이 쓸 수 있는데, 언제부터인지 점점 더 많은 사람들이 오른손으로 밥을 먹어야 한다고 가르치고 배우게 되었다.
--- p.20
안드로메다인: 나는 그 글자를 몰라. 그 L이라는 글자의 모양을 설명해 줘. 지구인: 먼저 선분을 그리고 세로로 세워봐. 안드로메다인: 응. (‘|’을 그리고 세운다.) 지구인: 그다음 이 선분 아래쪽에 짧은 획을 붙이는데, 오른쪽으로 뻗어나가도록 붙이면 돼. 안드로메다인: 잠깐만, 오른쪽? 우리는 오른쪽이 어떻게 정의되는지를 이야기하고 있었어.
--- p.36
그런데 잉크를 너무 많이 묻혀 도장을 찍으면, 앞 장에서 이야기한 데칼코마니가 만들어질 수 있다. 다시 말해, 투표용지를 접었을 때 내가 투표하고자 하는 후보의 칸에 찍힌 잉크가 번져 다른 칸에 도장이 찍힐 수 있다. 그런 일이 일어났을 때, 만약 투표 도장이 그림 14에 나온 모양이라면 원래 상과 뒤집혀 찍힌 상을 구별할 수 없다. 이것들은 모두 양방향 대칭성을 가지고 있기 때문이다.
--- p.55-56
탐정소설의 주인공이 되어, 누군가에게 납치되어 눈을 가린 채 호텔에 들어선다고 생각해 보자. 엘리베이터에서 내린 뒤에야 안대를 벗을 수 있다면, 몇 층에 있는지 어떻게 알아낼 수 있을까? 눈을 뜨고 엘리베이터에 탄다고 해도 알 수 없는 상황이 있다. 엘리베이터 안에 층 표시가 없고, 엘리베이터 밖에도 모든 층의 내부 장식이 똑같다면, 엘리베이터가 멈추어 문이 열려도 몇 층인지 알 수 없다. (…) 이렇게 왼쪽, 오른쪽, 위, 아래로 직선 이동하는 것에 대한 대칭을 ‘병진 대칭’이라고 한다.
--- p.68-69
지금까지 배운 모든 것을 동원해 실험해도, 전류가 어느 방향으로 흐르는지 알 수 없다. 아쉽게도, 전류라는 개념을 처음 정의할 때만 하더라도 ‘전기를 흐르게 만드는 것’이 무엇인지가 밝혀지지 않았다. 모르는 상태에서 그렇게 약속했을 뿐이다. 약속: 전류는 건전지의 (+)극에서 나와 (?)극으로 들어가는방향으로 흐른다고 약속하자. (건전지 안쪽에서는 건전지의 (?)으로 들어와서 (+)극 쪽으로 나가야 한다.) 이렇게 약속해도 되는가? (…) 즉, 지금까지 이 책에서 이야기한 모든 (+)와 (-)를 바꾸어도 이 책의 내용에는 변함이 없다!
--- p.110-111
N극, 즉 위쪽에 있던 부분은 왼쪽으로, S극, 즉 아래쪽에 있던 부분은 오른쪽으로 돌아간다. 나침반 바늘이 한 방향으로 돌아간 것이다. 완전히 반대 방향으로도 돌아갈 수도 있었는데, 왜 한쪽으로만 돌아갔을까? 이상한 일이다. 전류를 흘리기 전은 물론이고, 전류가 흐르는 것 자체도 좌우를 뒤집는 작동에 대해 양방향 대칭을 가지고 있기 때문이다. 오른쪽으로 돌아갈 이유가 있으면, 똑같은 이유로 왼쪽으로도 돌아갈 수 있어야 한다.
--- p.137
N극의 방향을 오른손을 사용해 외울 수도 있다. 오른손을 감아 돌아가는 쪽을 전류가 흐르는 방향과 일치시킨다. 그러면 엄지손가락 방향은 N극이 가리키는 방향이 된다. 이를 ‘새로운 오른손 법칙’이라고 부를 수도 있겠다. 중요한 것은 여기에서는 엄지손가락의 방향이 이전처럼 전류가 흐르는 방향이 아니라 N극이 돌아가는 방향이라는 것이다. 이 새로운 오른손 법칙은 앞서 보았던 오른손 법칙과 직접적인 연관은 없다.
--- p.147
스핀이 있으면, 전하가 없는 입자도 마치 전하가 있는 물체가 회전하는 것처럼 자석이 생긴다. 따라서 전기적으로 중성인 중성자나 원자들은 작은 자석이며, 스핀으로만 자석의 방향이 결정된다. 이때 자석의 방향은 스핀의 방향을 통해 오른손 법칙으로 결정된다. 스핀을 회전이라고 생각하고 입자가 도는 방향으로 오른손의 네 손가락을 감으면, 엄지손가락이 가리키는 방향이 스핀의 방향이고, 자석의 N극 방향이다.
--- p.171
이제 N극과 S극을 구별하는 실험에 대해 이야기할 차례다. 이는 홀짝성(패리티)이 위반되는 것과 관계가 있다. 1954년에는 많은 물리학자들이 이른바 ‘타우-세타 문제’를 고민하고 있었다. 타우 입자와 세타 입자는 질량과 반감기가 같은데도 다르게 붕괴했다.53 보통은 질량과 반감기가 같으면 같은 입자인데, 타우 입자는 세 개의 파이 입자로, 세타 입자는 두 개의 파이 입자로 붕괴했던 것이다.
--- p.4
왜 대부분의 사람들이 오른손으로 밥을 먹을까? 둘 중 하나다. 1. 잘 모르지만 이유가 있다. 지구인들은 오른손을 더 잘 쓰도록 타고났다. 2. 이유는 없고 우연일 뿐이다. 양손을 똑같이 쓸 수 있는데, 언제부터인지 점점 더 많은 사람들이 오른손으로 밥을 먹어야 한다고 가르치고 배우게 되었다.
--- p.20
안드로메다인: 나는 그 글자를 몰라. 그 L이라는 글자의 모양을 설명해 줘. 지구인: 먼저 선분을 그리고 세로로 세워봐. 안드로메다인: 응. (‘|’을 그리고 세운다.) 지구인: 그다음 이 선분 아래쪽에 짧은 획을 붙이는데, 오른쪽으로 뻗어나가도록 붙이면 돼. 안드로메다인: 잠깐만, 오른쪽? 우리는 오른쪽이 어떻게 정의되는지를 이야기하고 있었어.
--- p.36
그런데 잉크를 너무 많이 묻혀 도장을 찍으면, 앞 장에서 이야기한 데칼코마니가 만들어질 수 있다. 다시 말해, 투표용지를 접었을 때 내가 투표하고자 하는 후보의 칸에 찍힌 잉크가 번져 다른 칸에 도장이 찍힐 수 있다. 그런 일이 일어났을 때, 만약 투표 도장이 그림 14에 나온 모양이라면 원래 상과 뒤집혀 찍힌 상을 구별할 수 없다. 이것들은 모두 양방향 대칭성을 가지고 있기 때문이다.
--- p.55-56
탐정소설의 주인공이 되어, 누군가에게 납치되어 눈을 가린 채 호텔에 들어선다고 생각해 보자. 엘리베이터에서 내린 뒤에야 안대를 벗을 수 있다면, 몇 층에 있는지 어떻게 알아낼 수 있을까? 눈을 뜨고 엘리베이터에 탄다고 해도 알 수 없는 상황이 있다. 엘리베이터 안에 층 표시가 없고, 엘리베이터 밖에도 모든 층의 내부 장식이 똑같다면, 엘리베이터가 멈추어 문이 열려도 몇 층인지 알 수 없다. (…) 이렇게 왼쪽, 오른쪽, 위, 아래로 직선 이동하는 것에 대한 대칭을 ‘병진 대칭’이라고 한다.
--- p.68-69
지금까지 배운 모든 것을 동원해 실험해도, 전류가 어느 방향으로 흐르는지 알 수 없다. 아쉽게도, 전류라는 개념을 처음 정의할 때만 하더라도 ‘전기를 흐르게 만드는 것’이 무엇인지가 밝혀지지 않았다. 모르는 상태에서 그렇게 약속했을 뿐이다. 약속: 전류는 건전지의 (+)극에서 나와 (?)극으로 들어가는방향으로 흐른다고 약속하자. (건전지 안쪽에서는 건전지의 (?)으로 들어와서 (+)극 쪽으로 나가야 한다.) 이렇게 약속해도 되는가? (…) 즉, 지금까지 이 책에서 이야기한 모든 (+)와 (-)를 바꾸어도 이 책의 내용에는 변함이 없다!
--- p.110-111
N극, 즉 위쪽에 있던 부분은 왼쪽으로, S극, 즉 아래쪽에 있던 부분은 오른쪽으로 돌아간다. 나침반 바늘이 한 방향으로 돌아간 것이다. 완전히 반대 방향으로도 돌아갈 수도 있었는데, 왜 한쪽으로만 돌아갔을까? 이상한 일이다. 전류를 흘리기 전은 물론이고, 전류가 흐르는 것 자체도 좌우를 뒤집는 작동에 대해 양방향 대칭을 가지고 있기 때문이다. 오른쪽으로 돌아갈 이유가 있으면, 똑같은 이유로 왼쪽으로도 돌아갈 수 있어야 한다.
--- p.137
N극의 방향을 오른손을 사용해 외울 수도 있다. 오른손을 감아 돌아가는 쪽을 전류가 흐르는 방향과 일치시킨다. 그러면 엄지손가락 방향은 N극이 가리키는 방향이 된다. 이를 ‘새로운 오른손 법칙’이라고 부를 수도 있겠다. 중요한 것은 여기에서는 엄지손가락의 방향이 이전처럼 전류가 흐르는 방향이 아니라 N극이 돌아가는 방향이라는 것이다. 이 새로운 오른손 법칙은 앞서 보았던 오른손 법칙과 직접적인 연관은 없다.
--- p.147
스핀이 있으면, 전하가 없는 입자도 마치 전하가 있는 물체가 회전하는 것처럼 자석이 생긴다. 따라서 전기적으로 중성인 중성자나 원자들은 작은 자석이며, 스핀으로만 자석의 방향이 결정된다. 이때 자석의 방향은 스핀의 방향을 통해 오른손 법칙으로 결정된다. 스핀을 회전이라고 생각하고 입자가 도는 방향으로 오른손의 네 손가락을 감으면, 엄지손가락이 가리키는 방향이 스핀의 방향이고, 자석의 N극 방향이다.
--- p.171
이제 N극과 S극을 구별하는 실험에 대해 이야기할 차례다. 이는 홀짝성(패리티)이 위반되는 것과 관계가 있다. 1954년에는 많은 물리학자들이 이른바 ‘타우-세타 문제’를 고민하고 있었다. 타우 입자와 세타 입자는 질량과 반감기가 같은데도 다르게 붕괴했다.53 보통은 질량과 반감기가 같으면 같은 입자인데, 타우 입자는 세 개의 파이 입자로, 세타 입자는 두 개의 파이 입자로 붕괴했던 것이다.
--- p.184
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추천평 추천평 보이기/감추기
비밀을 숨기는 가장 좋은 방법은 무엇일까? 에드거 앨런 포의 추리소설 「도둑 맞은 편지」에 따르면, 비밀을 숨기는 가장 좋은 방법은 눈에 띄기 쉬운 곳에 아무렇지 않게 드러내 놓는 것이다. 이 책은 우주의 가장 근본적인 비밀이 왼손과 오른손을 구별하는 것에 달려 있다고 말한다. 누가 왼손과 오른손의 차이를 모를까 싶지만 이 책을 읽다 보면 이 질문의 깊이에 놀라게 된다. 그리고 우주를 전혀 다른 방식으로 보게 된다. 왼손과 오른손을 구별한다는 것은 대칭을 깬다는 것이고, 이는 다시 우주의 근본적인 작동 원리인 양자역학의 오묘한 성질과 깊게 연결되어 있기 때문이다. 우주의 놀라운 비밀을 발견하고 싶은 모든 사람에게 이 책을 추천한다.
- 박권 (한국고등과학원 교수, 『일어날 일은 일어난다』 저자)
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