책소개
이 책은 교육 현장에서 과학 지식 전파와 과학의 대중화에 힘쓰고 있는 18명의 자연과학 전문가들이 모여 자연과학 전체를 아우르는 핵심 이론과 개념을 소개하고, 과학적 사고의 중요성을 전하는 책이다. 과학이 발견한 자연에 대한 새로운 이해를 소개하며, 문과와 이과를 망라한 모든 학생 그리고 일반 대중에게 과학의 참모습을 보여 주고 과학적 소양을 기를 수 있도록 하고자 집필되었다.
저자소개
서울대학교 화학과를 졸업했다. 이후 미국 코넬 대학교 화학과에서 박사학위를 취득하고 프린스턴 대학교의 연구원을 거쳐, 현재 서강대학교 화학·과학커뮤니케이션 명예교수이다. 비선형 분광학, 양자화학, 과학 커뮤니케이션을 전공했으며, 과학에 관한 많은 책을 번역해왔다. 2004년에 대한민국 과학문화상을, 2006년에 닮고 싶고 되고 싶은 과학기술인상을 수상한 바 있고, 과학기술훈장 웅비장(2008)을 수상했다.
글쓴이의 책들로는 『그림으로 보는 분자세계와 대칭성』(한국경제신문, 1996; 번역서), 『같기도 하고 아니 같기도 하고』(까치, 1996; 번역서), 『확실성의 종말: 시간, 카오스 그리고 자연법칙』(사이언스북스, 1997; 번역서), 『셜록 홈스의 과학 미스테리』(까치, 1999; 번역서), 『녹색화학: 더 푸른 지구를 위한 새로운 패러다임』(한승, 2000; 번역서), 『먹거리의 역사』(까치, 2002; 번역서), 『산소』(자유아카데미, 2002; 번역서), 『볼츠만의 원자』(승산, 2003; 번역서), 『거의 모든 것의 역사』(까치, 2004; 번역서), 『새로운 우주』(까치, 2005; 번역서), 『아인슈타인: 삶과 우주』(까치, 2007; 번역서), 『물리학으로 보는 사회』(까치, 2008; 번역서), 『그림으로 보는 거의 모든 것의 역사』(까치, 2009; 번역서), 『춤추는 술고래의 수학 이야기』(까치, 2009; 번역서), 『거인들의 힘과 생각』(까치, 2010; 번역서), 『강아지도 배우는 물리학의 즐거움』(까치, 2011; 번역서), 『사이언스 토크토크』(프로네시스, 2012; e-book) 등이 있다.
목차
들어가며[1장] 과학의 본성: 세상을 이해하는 기본 지식과 사고방식1절. 과학 지식의 여러 가지 모습1. ‘과학’의 의미1) 과학은 특별한 방식으로 세상을 본다2) 과학은 특별한 방식으로 사고한다3) 과학 지식에는 위계가 있다2. 과학과 사회1) 과학은 문화를 만든다2) 과학은 사고의 패러다임을 바꾼다3) 미래에는 과학적 소양이 필요하다2절. 과학적 사고방식의 의미1. ‘과학적’이란 것의 의미1) 과학적 방법은 문제를 효율적으로 해결한다2) 여러 분야의 과학이 공유하는 공통 개념2. 과학적 방법이 바꾼 인류의 문명1) 과학은 문명을 만든다2) 미래 인류 생존을 위한 과학* 1장 연습문제[2장] 과학에서 법칙의 의미: 변하는 것 설명하기, 변하지 않는 것 찾기1절. 과학 법칙이 바꾼 세계관1. 물체의 운동을 지배하는 ‘힘’1) 운동을 이해하는 두 방식 - 아리스토텔레스와 갈릴레이2) 수학으로 기술하는 뉴턴의 운동 법칙2. 물리학의 네 가지 기본 힘1) 우주를 지배하는 힘 - 중력2) 지상을 지배하는 힘 - 전자기력3) 원자핵을 묶는 힘 - 강력4) 원자핵을 깨는 힘 - 약력3. 20세기가 발견한 신세계 - 양자역학1) 원자의 내부 구조를 찾아내다2) 오래 걸려서 찾은 양자 개념3) 새로운 문명을 만든 양자역학2절. 변하는 에너지의 형태, 변하지 않는 에너지의 총량1. 에너지2. 일과 역학적 에너지의 보존1) 일을 하지 않는 힘도 있다2) 일을 하는 힘은 운동 에너지를 만든다3) 퍼텐셜 에너지를 알면 에너지 보존이 보인다4) 보존력과 비보존력3. 에너지의 생산과 이용1) 발전기는 전자기력을 이용한다2) 전력의 수송을 담당하는 스마트 그리드3절. 거시 세계의 질서를 알려 주는 열역학 법칙1. 열역학 제0법칙과 온도의 정의1) 섭씨온도 눈금의 정의2) 기체의 부피가 사라지는 절대영도2. 열역학 제1법칙과 에너지 보존1) 분자의 운동 에너지: 내부 에너지2) 열역학 제1법칙은 에너지 보존 법칙이다3. 열역학 제2법칙과 엔트로피 증가1) 열기관과 열역학적 엔트로피2) 볼츠만의 통계역학적 엔트로피3) 열역학 제2법칙과 시간의 화살* 2장 연습문제[3장] 우리가 보는 세상에 대한 설명1절. 우리 생활을 이해하는 기반: 시간과 공간1. 관성계와 상대성2. 아인슈타인의 특수 상대성 이론1) 빛의 속력에 대한 실험과 이론2) 시간과 공간은 관측자에 따라 달라진다3. 아인슈타인의 일반 상대성 이론1) 등가 원리와 중력에 의한 시공간 변화2) 일반 상대성 이론의 실험적 증거3) 2017년 노벨 물리학상: 중력파2절. 137억 년 전 우주의 탄생과 별의 미래1. 우주의 탄생1) 우주는 빅뱅에서 시작했다2) 우주 초기에 탄생한 수소와 헬륨3) 은하와 별의 탄생2. 별과 행성의 진화1) 무거운 원소는 초신성이 만든다2) 평범한 태양을 도는 지구는 특별한 행성이다3. 우주의 미래* 3장 연습문제[4장] 우리가 보지 못하는 작은 세계에 대한 설명1절. 원자, 분자, 물질1. 원자의 세계1) 원자, 물질을 이루는 기본 단위2) 원자들이 모여서 만드는 다양한 물질3) 멘델레예프의 주기율과 비활성 기체4) 보어 모델과 파동역학2. 분자의 세계1) 화학 결합2) 분자 구조와 물질의 성질2절. 원자 결합이 만드는 생명의 기본 물질1. 화학 반응 속도2. 생명의 화합물1) 산과 염기2) 아미노산과 단백질3) 뉴클레오타이드와 DNA4) 인지질* 4장 연습문제[5장] 우리가 발을 딛고 사는 지구에 대한 설명1절. 45억 년 전 탄생한 지구의 구조1. 푸른 행성 지구의 탄생1) 지구는 약 50억 년 전에 탄생했다2) 지구의 껍질과 속은 매우 다르다3) 약 27억 년 전에 생명체가 출현했다2. 지구 내부의 순환1) 살아 움직이는 지구를 만드는 핵2) 맨틀이 대륙을 움직이다3) 초대륙이 알려 주는 미래의 지도3. 지구의 운동과 생태계1) 지구 환경 변화는 생태계를 바꾼다2) 지구는 심각한 기후 변화를 겪고 있다2절. 인류가 바꾸는 지구의 위험한 환경1. 기후 변화의 원인1) 기후는 변함이 없고 날씨는 변한다2) 기후를 좌우하는 지구의 순환3) 지구의 급소인 온실가스2. 기후 위기1) 기후 변화는 아직 모두 드러나지 않았다2) 이제 극한 날씨가 정상이다3. 기후 변화 대응1) 미래는 ‘주어지는 것’이 아니라 ‘이루어 가는 것’이다2) 기후 위기는 우리 삶을 성찰하게 한다* 5장 연습문제[6장] 우리와 닮은 생명에 대한 설명1절. 환경의 변화에 적응하며 진화하는 생명1. 다양성과 통일성1) 생물 종은 매우 다양하다2) 생물 종은 계속 바뀌지만 공통점도 있다2. 창발성과 복잡계1) 세포는 생명의 기본 단위이다2) 세포 위아래로 다양한 서열 구조가 있다3) 생물의 복잡계는 창발성에서 시작한다3. 진화론과 돌연변이1) 화석 기록에 따르면 생물은 공통 조상에서 시작했다2) 생물들은 끊임없이 변화하고 있다3) 돌연변이는 염색체의 수 또는 구조의 변화, 염기 서열의 변화이다4) 돌연변이는 진화에 기여한다4. 자연선택과 인공선택1) 인류는 오래전부터 인공선택을 수행했다2) 자연에서는 남긴 자손의 수가 중요하다3) 자연선택은 적응에 기여한다2절. 다음 세대로 전달되는 생명의 속성1. 생명의 속성과 유전 물질1) 생명에는 여러 속성이 있다2) 유전을 담당하는 물질은 DNA이다3) DNA는 단백질을 이용해 복제한다2. 중심원리1) 전사와 번역은 유전자형과 표현형을 연결한다2) 전사는 DNA 정보를 베껴 RNA를 합성한다3) 번역은 RNA 정보를 이용하여 폴리펩타이드를 합성한다3. 멘델의 법칙과 유전1) 멘델의 법칙: 분리의 법칙과 독립의 법칙2) 우성과 열성의 관계는 다양하고 복잡하다3) 인간의 유전 형질도 멘델 법칙을 따른다4. 세포분열과 감수분열1) 세포분열은 클론을 만든다2) 부모는 자손에게 유전자를 물려준다3) 감수분열은 유전적으로 다양한 딸세포를 만든다5. 현대 생물학과 유전체학* 6장 연습문제[7장] 미래 문명을 여는 과학과 기술1절. 인류 문명을 열어 온 과학과 기술1. 인류 문명의 변화에 대한 두 가지 기술1) 기술에 의한 생활양식의 변화2) 소재에 의한 생활양식의 변화2. 에너지 기술의 발달1) 에너지 소비 증가와 에너지 전환2) 전기의 등장3) 석유와 천연가스4) 바이오 연료와 수소 에너지3. 인류의 미래1) 미래의 기술: NBIC 융합2) 기술의 사회적 가치3) 기술의 사회적 수용성2절. 인류 문명을 열어 갈 과학과 기술1. 과학과 기술1) 과학, 기술, 공학2) 과학과 기술·공학의 상호작용3) 과학, 삶, 사회4) 산업혁명과 21세기 첨단 기술 발전2. 과학기술과 인류의 미래1) 인류세의 도전과 에너지 문제2) 생명공학의 쟁점: 바이오뱅크, 유전자 편집3) 정보통신공학의 쟁점: 빅데이터, 인공지능4) 과학과 함께 사는 삶: 백신 논쟁을 중심으로* 7장 연습문제
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