인류 최고의 과학적 성과들을 한 권에 담았다!
곽영직 교수가 들려주는 자연과학의 지적 발자취와 미래

우리가 알고 있는 과학 지식의 대부분은 단편적이거나 지엽적인 경우가 많다. 일면 깊이 있는 지식이라 할지라도, 세분화된 학문 분야의 벽을 넘지 못하는 경우가 대부분이다. 『곽영직의 과학캠프』는 이러한 접근을 통해서는 과학의 전체적인 큰 그림을 그릴 수 없다며, 물리학, 천문학, 화학, 생물학 등 여러 학문 분야를 뛰어넘는 지적 시도를 감행한다. 즉, 이 책은 자연을 바라보는 인간의 시각이 어떤 변화 과정을 거쳐 현재에 이르렀는지를 일목요연하게 보여주면서 앞으로 인류가 직면한 핵심적인 과학적 화두는 무엇인지 등을 진지하게 탐색하고자 한다.

과학의 전체적인 흐름을 보여주기 위해 이 책이 내세운 전략은 간단하다. 우선 인류가 오랫동안 품어왔던 근원적인 질문들을 세 가지로 압축하고, 그것을 중심으로 인류가 성취해온 과학적 성과들과 그 미래상을 보여주는 것이다. 그리고 누구나가 어려워하는 과학적인 내용을 알기 쉽게 설명하는 것이다.

저자에 따르면 자연과학이 발전하는 가운데에서도 몇 가지 기본적인 질문은 풀리지 않은 채 그대로 남아 있다. 첫 번째는 인류가 어떻게 구성되고 있으며 어떻게 운행되는가 하는 문제이고, 두 번째는 세상 만물을 이루는 근본적인 물질은 무엇이며 이 근본적인 물질들은 어떻게 상호 작용하는가 라는 문제이다. 세 번째는 생명체가 어떻게 시작되었으며, 어떻게 현재의 생물체로 변화해왔는가, 생명을 유지하기 위한 물질대사와 에너지대사는 어떻게 이해해야 하는가 라는 문제이다. 물리학적인 내용을 비롯해, 화학적·생물학적 내용을 포괄할 수밖에 없는 것은 이 때문이다.

저자는 이 세 가지 질문을 아홉 가지 주제로 나누어, 물질의 세계, 열역학 법칙, 상대성 이론, 우주의 신비, 생명 현상, 나노기술, 인간과 환경 등을 상세히 다룬다. 독자들은 이들 아홉 캠프에서 펼쳐지는 자연과학의 지적 여정 속에서, 인류가 당면한 과학적 한계들, 미지의 영역을 개척하는 과학자들의 숨은 숨결들을 느낄 수 있을 것이다. 각 캠프들을 하나씩 거쳐 가면서 사물과 현상에 대한 시각이 이전과는 판이하게 달라지는 것 또한 경험할 수 있을 것이다.

우주의 형성, 물질의 기원, 생명 현상을 탐색한다!

우주는 계속 팽창할까?
궁극입자는 과연 쿼크일까?
에너지와 질량은 어떤 관계가 있을까?
우주의 암흑물질은 도대체 무엇일까?
유전정보와 디지털 신호의 공통점은?

1캠프에서 다루는 것은 자연과학의 역사와 신/인간/자연의 관계를 변화시켜온 과학의 모습이다. 현대의 자연과학이 지금의 모습을 갖추기 전까지 어떠한 과정을 거쳐 왔는지를 큰 틀에서 보여준다. 우주, 물질, 생명 등을 다루는 학문 분야가 어떻게 분화되고 이들 학문 분야의 핵심 쟁점이 무엇인지 등이 포괄적으로 서술되어 있기 때문에, 1캠프는 세부적인 주제에 들어가기 위한 압축적인 프롤로그라 할 수 있다.

2 · 3 · 4캠프는 물질의 근원과 자연의 기본 법칙에 대해 성찰할 수 있는 기회를 제공한다. 물, 불, 흙, 공기, 아페이론 등 만물의 근원이 될 물질을 찾는 고대 그리스의 자연철학자들을 비롯해, 원자, 양성자, 전자, 중성자, 양전자, 중간자, 중성미자, 쿼크 등 궁극입자들을 찾는 현대 과학자들의 고군분투를 엿볼 수 있다.

이와 함께 ‘에너지 보존의 법칙’이라 불리는 열역학 제1법칙, ‘엔트로피의 법칙’이라 불리는 열역학 제2법칙, 뉴턴역학, 상대성 이론, 양자물리학 등 누구나 접할 수밖에 없지만 깊이 들어가기만 하면 골머리를 앓는 자연의 기본 법칙이 쉬운 용어로 설명되어 있다. 책을 읽어가는 동안 독자들은 자신도 모르게 현대의 과학 이론을 이해할 수 있는 순간을 체험하게 될 것이다.

또 ‘엔트로피의 법칙’에 관한 저자의 설명을 듣다보면, 영화와 소설의 단골 메뉴로 등장하는 타임머신을 왜 과학자들이 만들지 않는지 이해할 수 있을 뿐 아니라, 낮은 온도로 흘러가버린 열에너지를 재사용해서 계속 움직이는 꿈의 기계 ‘영구기관’을 왜 만들 수 없는지를 이해할 수 있게 된다. 과학자들이 지구의 나이를 계산할 수 있는 이유는 원자가 나이를 먹지 않기 때문이라는 점도 알 수 있다.

5 · 6 캠프에 펼쳐지는 이야기는 우주의 형성과 기원, 그 신비에 관한 것이다. 천 억 개 이상의 별들로 이루어진 우리은하가 수많은 은하들 중의 하나이며, 이러한 우주가 계속 팽창하고 있다는 천문학적 지식들이 밤하늘의 별처럼 광활하게 펼쳐진다.

우주의 기원을 설명하는 빅뱅이론, 우주배경복사의 발견, 별들의 생성과 소멸 과정에 대한 이야기들은 우주가 과연 어느 시점에서 시작되었는지, 미래에 우주는 영원히 팽창하게 되는지에 관한 사유로 우리를 이끈다. 중력이 너무 커서 빛마저 빨려 들어가는 천체 블랙홀에 대한 쉽고 상세한 설명은 그동안 왜 블랙홀을 이해하기 힘들었는지가 의아해질 만큼 일반 대중에게 눈높이를 맞췄다.

7캠프는 생명 현상에 대한 이해를 돕기 위해 기획된 부분이다. 진화론과 창조론의 대립, 분자생물학의 발달, 생물물리학, 인간 게놈지도, 복제, 노화 등 최근 가장 관심을 끌고 있는 생명 공학 분야의 위상과 현주소를 확인할 수 있다. 특히 보다 발전된 형태의 디지털 신호 체계가 DNA 속 유전정보를 저장 · 전달하는 데 사용된다는 저자의 분석에 이르게 되면, 생명현상의 신비에 대해 겸허한 마음을 갖게 한다. 디지털 신호 체계를 이용해 어버이의 유전 형질이 자식에게 그대로 전달되는 자연의 정보 전달 방법에 새삼 놀라움을 금치 못하게 되는 것이다.

책의 뒤 부분에 속하는 8 · 9 캠프는 나노기술 등 새로운 과학기술과 환경, 인간과의 관계를 다루었다. 나노기술에 대한 기대감과 함께, 환경을 파괴하는 과학기술의 어두운 일면이 소개되고 있다. 고도로 발달된 과학이 인류에게 장밋빛 미래만을 보장하는 것이 아니라는 저자의 진단은 새삼, 지금-여기 우주 속의 지구, 지구 속의 인류, 자연과 인간에 대해 생각하게 만든다.

◇ 어떤 독자들을 위한 책?
『곽영직의 과학캠프』는 책 한 권을 통해 현대과학이 주요 내용을 한눈에 알고자 하는 호기심 가득한 독자들, 여러 학문 분야를 넘어 과학의 큰 그림을 그려보고 싶은 독자들, 과학이라면 무조건 난해하다며 울렁증을 느끼는 독자들, 과학적 지식과 인문학적 지식을 통합해서 사고할 필요가 있는 논술고사 준비 학생들, 우주의 기원과 여러 가지 자연현상에 대해 한 번쯤 물음표를 던져본 적이 있는 이들이라면 누구든지 읽을 수 있는 교양과학 도서이다.