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1. 우주는 끝이 없는 것일까
2. 무한 3. 300년의 세월을 넘어: 뉴턴과 아인슈타인 4. 특수 상대성 이론 5. 일반 상대성 이론 6. 양자의 우연과 선택 7. 죽음과 블랙홀 8. 삶과 대폭발 9. 아인슈타인을 넘어서 10. 플랫랜드와 초공간으로의 모험 11. 위상: 고리 12. 거울나라의 앨리스 13. 3차원 속의 이상한 나라 14. 하늘의 거울 15. 우주의 점은 어떻게 생겨났을까 16. 최후의 예언 17. 창조의 흔적 18. 어떤 일이 일어날 것인가 |
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공간을 완벽하게 분류하고자 한다면 수학자들에게 도움을 청해야 할 것입니다. 아니면 우주의 시작을 상세히 기록하고 종말을 예측할 수 있을 만큼 완벽하게 그들의 언어를 익혀야 하든지요. 수학자들 사이에서 공간은 다양체로 더 잘 알려져 있답니다. 하나의 다양체는 그것이 가진 차원, 곡률, 위상으로 상술될 수 있습니다. 물리 법칙에 의해 구체화되는 것은 단지 우주의 만곡이나 위상적 연결, 혹은 크기만이 아닙니다. 우리가 차지하고 있는 차원이 몇차원인가 하는 것 역시 그런 비밀스런 내막 속에 감춰진 요소입니다.
공간의 크기에 대해 생각해 보거나 무한히 뒤집어쓴 가면을 벗기기 위해 도전하는 것도 좋지만, 그에 앞서 우리는 공간의 차원성을 의심해봐야 할 것입니다. 어쩌면 우주는 3차원이 아닐 수도 있으며 그보다 더 설득력 있는 모습일지도 모릅니다. 따라서 우리가 다루어야 하는 거시적 우주가 가진 첫번째 속성은 3차원의 속성입니다. 어째서 3차원일까요? ---pp. 179~180 |
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현대 수학의 최전선에 있는 위상수학을 우주론에 도입한 대담하고 혁신적인 연구 성과
모두 18개 장으로 구성된 이 책은 중력과 무한을 주제로 한 즐거운 여행으로 시작하여 역사상의 일화와 개인적 경험 등을 적절히 조합하여 초한수 연산이나 특이점, 콤팩트 공간과 같은 복잡한 주제들을 이해하기 쉽게 설명하고 있다.
저자는 독자들을 관측과 사고 실험으로 이끌고 있는데, 실제로 이는 물리학자들이 우주의 모습을 그려나가는 방법이기도 하다. 고고학적 측면에서 대폭발이 남긴 차갑고 뜨거운 점들의 형태를 인식하는 방법을 소개하고 있다. 이러한 연구에 힘입어 인류는 조만간 우주의 형태를 밝혀낼 것으로 보인다. 즉, 현재 인류는 150억 년 전 대폭발이 남긴 잔광을 통해 태초의 우주 모습을 재현하려하고 있다. 이를 위해 NASA가 특별 제작한 COBE 위성은 '태초의 빛'이 남긴 미세한 요동을 관측하는 데 성공했고 이로써 인류는 우주의 기원에 한발 더 가까이 다가서게 되었다. 우리는 머지않아 대폭발이 남긴 고고학적 유물을 통해 우주의 기하학적 형태를 찾아내게 될 것이다. 저자는 COBE 위성이 그린 하늘의 지도 속에 나타난 차갑고 뜨거운 점들이 우주의 형태를 밝혀줄 것이라고 믿고 있다. 물론, 그러한 우주의 형태는 그녀가 처음부터 제기한 문제, 즉 우주의 유한성과도 일맥상통하는 것이다. 이 책의 후반부에서 다루고 있는 우주의 위상과 기하는 최신 우주론에서 주된 관심사로 떠오르고 있으며 현재 학계에서 커다란 반향을 불러일으키고 있다. 저자는 '위상(topology)'이라는 수학적 관점에서 우주의 형태와 크기에 접근해 가는데, 이는 실험과 관측에 의해 이루어진 기존의 천문학적 성과 못지 않게 현대 우주론에서 중요한 의미를 갖고 있다. 이러한 추상적 수학 개념과 우주론의 관계를 풀어가는 과정을 통해 독자들은 지적 즐거움을 맛볼 수 있을 것이다. 레빈은 우주를 이해하기 위해 이루어지고 있는 몇 가지 시도에 대해 상세히 소개하는 한편, 과학자로서 점점 더 많은 지식을 얻게 됨에 따라 느끼게 되는 고독에 대해 인간적으로 진지하게 써나가고 있다. 이 책에는 자신이 알고 있는 지식을 가족이나 친구들과 함께 나눔으로써 이들과의 거리감을 좁히고자 한 저자의 노력이 숨겨져 있다. 이론 물리학자의 인간적이면서도 매우 독특한 이 일기는 인간과 우주 사이의 심원한 관계에 대한 놀라운 사색과 그러한 우주를 이해하기 위한 인간의 열망을 보여주고 있다. 이 책은 자연과학의 궁극적 목표라고 할 수 있는 우주와 인간에 대한 이해를 바탕으로 하고 있다. 바쁜 일상 속에서 자신의 존재 의미를 잊고 살아가는 우리 모두에게 이 한 권의 책이 우주의 본질과 그 속에서 인간의 존재가 어떤 의미를 갖고 있는가를 다시금 생각해 볼 수 있게 할 것이다. |