우주의 시작과 끝을 꿰뚫는 놀라운 수업! 「노벨상 수상자들의 오리지널 논문으로 배우는 과학」 시리즈의 15번째 책인 『우주팽창이론』은 프리드만과 르메르트의 방정식, 허블의 관측, 그리고 피블스의 현대 우주론까지, 우주가 팽창하고 있다는 사실을 밝힌 천재 과학자들의 원전 논문을 통해 인류가 우주를 어떻게 이해해왔는지를 한눈에 보여준다. 고대 신화 속 우주관에서 출발해 아리스타르코스, 코페르니쿠스, 케플러, 허블을 거쳐 빅뱅과 암흑 물질, 암흑 에너지로까지 이어지는 우주의 거대한 서사를 정완상 교수 특유의 대화체 형식으로 흥미롭게 풀어냈다. 특히 초끈이론의 창시자 위튼 박사와의 가상 인터뷰로 시작하는 도입부는, 2019년 노벨 물리학상을 수상한 피블스의 업적을 중심으로 아인슈타인, 프리드만, 르메르트, 허블 등 우주팽창 이론의 핵심 인물들을 생생히 재조명하며 독자들의 몰입을 돕는다. 책 말미에는 프리드만, 르메르트, 허블, 피블스의 영문 논문 원본도 수록되어 있어 과학 원전을 직접 접하는 귀중한 경험도 함께 제공한다.

세상에서 가장 쉬운 과학 수업 우주팽창이론 추천사 천재 과학자들의 오리지널 논문을 이해하게 되길 바라며 현대 우주론으로 노벨 물리학상을 수상한 피블스 _?초끈이론의?창시자?위튼?박사?깜짝?인터뷰 첫 번째 만남 우주는 어떻게 상상되었는가 신화로 살펴보는 고대 우주 이야기_별은 왜 하늘에 있을까? 고대 그리스 철학자들이 상상한 우주_하늘은 공이고 지구는 평평하다 피타고라스학파가 본 우주의 비밀_지구는 움직인다! 프톨레마이오스가 만든 천동설 이야기_80개의 원으로 완성한 우주 대전환을 가져온 코페르니쿠스의 지동설_지구가 아닌 태양이 중심이라고? 지구는 돌고 있다_코페르니쿠스가 바꾼 우주의 지도 두 번째 만남 우주의 문을 연 선구자들 초신성을 발견한 튀코 브라헤_망원경 없이 별을 관찰하다 케플러가 발견한 우주의 법칙_우주를 타원으로 그리다 부르노의 위험한 상상_“하늘은 닫혀 있지 않다” 세 번째 만남 행성과 은하의 발견 별들이 태어나고 사라지는 곳_성간물질, 그 놀라운 세계 허셜과 캐롤라인의 별 관측기_은하수의 정체를 밝히다 티티우스-보데 법칙의 비밀_숫자 속에 숨겨진 우주의 규칙 세 과학자가 찾아낸 마지막 행성, 해왕성_계산으로 찾아낸 우주의 비밀 잃어버린 아홉 번째 행성_명왕성, 그 발견에서 퇴출까지 명왕성 너머의 세계_카이퍼가 예측한 우주의 끝자락 네 번째 만남 우주를 향한 탐구의 여정 천체 경찰의 탄생_“잃어버린 행성을 찾아라” 케플러-올베르스 패러독스_밤하늘은 왜 어두운가? 세 과학자의 빛나는 논쟁_우주는 무한한가, 유한한가？ 별의 비밀을 푼 여성 천문학자_레빗, 세페이드 변광성을 밝히다 허블이 밝힌 우주의 비밀_“은하의 거리와 속도는 비례한다” 가모프의 빅뱅 이야기_우주는 어떻게 시작되었을까? 세 과학자가 꿈꾼 정상우주론_끝도 시작도 없는 우주 우주배경복사선이 밝혀낸 빅뱅의 진실_전파 속에 숨겨진 우주의 시작 빛 이전의 우주_빅뱅과 태초의 시간들 다섯 번째 만남 팽창하는 우주, 수학으로 읽다 우주의 설계도를 그린 과학자_피블스와 현대 우주론의 탄생 휘어진 시공간에서 우주를 그리다_아인슈타인 방정식 평평한 우주의 시공간 간격_프리드먼과 르메르트의 시선 우주 곡률이 그리는 세 가지 세계_리만기하학의 이해 공 모양 우주의 수학적 묘사_프리드만과 르메르트의 시공간 간격 이론 아인슈타인 방정식이 말해주는 우주_우주는 가속 중일까, 감속 중일까? 팽창하는 우주에서 밀도는 어떻게 변할까?_열역학과 프리드만 방정식 우주가 팽창하는 세 가지 방식_피블스의 『물리 우주론의 원리』 속으로 만남에 덧붙여 A Relation between Distance and Radial Velocity among ?Extra-galactic Nebulae_허블 논문 영문본 A Homogeneous Universe of Constant Mass and Increasing ?Radius accounting for the Radial Velocity of Extra-galactic ?Nebulae_르메르트 논문 영문본 On the Possibility of a World with Constant Negative ?Curvature of Space_프리드만 논문 영문본 Primeval Helium Abundance and The Primeval Fireball ?_피블스 논문 1 영문본 How Physical Cosmology Grew_피블스 논문 2 영문본 위대한 논문과의 만남을 마무리하며 이 책을 위해 참고한 논문들 수식에 사용하는 그리스 문자 노벨 물리학상 수상자들을 소개합니다

『천체의 회전에 관하여』는 천문학에 대한 혁명을 일으킨 책이다. 이 책에서 코페르니쿠스는 지동설의 모든 것에 관해 설명했다. 즉, 지구를 포함한 다른 행성들이 태양을 주위로 빙글빙글 돌고 있는 우주를 설계했다. 당시의 상황으로 보아 지구가 아닌 다른 천체가 우주의 중심이라는 주장을 펼치는 것은 목숨을 내건 모험이나 다름이 없었다.
_ 54쪽

케플러는 신이 태양을 중심으로 여섯 개의 행성을 가진 우주를 만들었다고 생각했다. 이 세상에는 다섯 가지의 정다면체가 존재하는데, 행성 사이에 다섯 개의 정다면체를 적용하면 행성 사이의 거리는 정다면체에 의해서 결정된다는 것이다.
_ 85쪽

아인슈타인의 정적우주 모형과 프리드만-르메르트의 팽창우주 모형의 대립은 허블의 관측으로 프리드만-르메르트의 생각이 옳은 것으로 결론 맺는다.
- 147쪽

레빗은 세페이드 변광성의 별의 밝기와 변광 주기 사이에 재미있는 관계가 있다는 것을 알아냈다. 그녀는 소마젤란 성운의 25개 세페이드 변광성을 조사해 주기가 길수록 밝기도 더 밝아진다는 것을 알아냈다.
_ 152쪽

안드로메다은하의 발견보다 허블의 이름을 더욱 유명하게 한 것은 우주팽창의 발견이다. 1929년 허블은 안드로메다은하가 우리 은하로부터 점점 멀어지고 있다는 것을 관측했다. 즉 우주가 점점 커지고 있다는 증거를 찾은 것이다.
_ 158쪽

가모프는 우주의 온도가 수십억 도가 되는 뜨거운 우주일 때는 양성자와 중성자들이 서로 달라붙으려고 하지 않지만 우주가 팽창하면서 우주의 온도가 내려가면 양성자와 중성자들이 서로 달라붙어 중수소, 삼중수소, 헬륨 핵 그리고 더 무거운 핵을 만든다고 생각했다.
_ 164쪽

피블스에게 노벨 물리학상을 안겨준 현대 우주론의 원리가 모두 담겨 있는 그의 위대한 저서 『물리 우주론의 원리』라는 책의 일부 내용을 통해 그가 주장한 우주의 미래를 예측해보자. 이 책은 1993에 프린스턴 대학 출판부에서 출간되었고 700쪽이 넘는 분량이다.
_ 212쪽

★ 전국 과학교사모임 추천 ★ 시민 과학 시대 필독서 ★ 이공계 진학 예정자 필독서 ★ 노벨상 수상자의 오리지널 논문을 다루는 책 ★ 일대일 친절한 과학 수업 ★ 오리지널 논문 영문본 수록 신화에서 수학까지, 우주를 이해하는 인류의 지적 여정 우주는 언제, 어떻게 시작되었는가? 이 오래된 질문은 인류가 문명을 세운 이래 계속 이어져온 철학적이며 과학적인 탐구였다. 고대 이집트인들은 하늘을 신의 몸으로, 바빌로니아인들은 별자리에 운명을 투영했다. 그리스의 피타고라스와 아리스토텔레스는 우주를 수학과 논리로 설명하려 했고, 중세의 우주관은 신학의 테두리 속에서 질서를 찾고자 했다. 코페르니쿠스와 갈릴레이는 우주의 중심이 지구가 아니라 태양이라는 전복적인 주장을 통해 사고의 혁명을 이끌었으며, 뉴턴은 만유인력이라는 개념으로 천상의 운동을 지상의 물리학과 연결 지었다. 이어지는 케플러의 법칙, 아인슈타인의 상대성이론, 그리고 피블스의 물리 우주론에 이르기까지-이 책은 그러한 우주관의 변화 과정을 한 편의 서사처럼 엮어낸다. 저자는 수많은 과학 이론과 발견을 단순히 나열하지 않고, 그 이면에 담긴 지적 탐색과 논리 전개, 인간적인 고민과 도전의 흔적들을 추적하며 물리학을 ‘살아 있는 이야기’로 되살려낸다. 책을 펼치는 순간, 독자는 하나의 우주가 아니라 인간 사유의 우주 속으로 들어서게 된다. 정교수와 물리군의 대화 형식, 과학에 친숙해지는 문답 수업 이 책이 다른 과학 입문서와 뚜렷이 구분되는 지점은 바로 ‘대화형 서술 방식’이다. 저자 정완상 교수는 가상의 독자인 ‘물리군’과의 문답을 통해 복잡한 개념들을 자연스럽게 풀어낸다. 물리군은 독자의 또 다른 자아이자, 독자가 궁금해할 만한 질문들을 미리 던져주는 역할을 한다. 정교수는 이 질문들에 친절하게, 그러나 깊이 있게 답하면서 이끌어간다. 프리드만-르메르트 방정식, 아인슈타인의 중력장 방정식, 피블스의 밀도 매개변수와 같은 개념들이 단지 수식으로 제시되지 않고, 문답 속에서 맥락과 의미를 갖고 전개된다. 과학에 익숙하지 않은 독자도, 대화를 따라가다 보면 어느새 핵심 개념을 직관적으로 이해하게 된다. 마치 교수님과 함께 책상에 마주 앉아 1:1 수업을 듣는 듯한 경험이다. 이 방식은 특히 수학적 내용에 대한 두려움이 있는 독자에게 매우 효과적이다. 딱딱한 강의가 아닌, 따뜻하고 유쾌한 과학 수업이란 바로 이런 것이 아닐까? 이해되지 않던 수식이 이야기 속 논리로 다가오고, 막연했던 과학 용어들이 의미를 가지며 독자의 머릿속에 자리를 잡는다. 노벨상 수상자의 논문으로 직접 배우는 우주과학 『우주팽창이론』의 가장 큰 특징은 이론 설명에 그치지 않고, 그 이론이 어떻게 등장했는지를 ‘논문’이라는 1차 자료를 통해 직접 보여준다는 점이다. 프리드만의 1922년 논문, 르메르트의 1927년 논문, 허블의 1929년 논문, 그리고 피블스의 1965년대 중후반 논문이 영문 원문 그대로 수록되어 있으며, 각 논문은 상세한 해설과 함께 이해를 돕는 수식 풀이를 병기하고 있다. 과학사를 읽고 있는 동시에, 논문을 ‘읽는 법’을 배우는 것이다. 이는 단순한 교양서의 범위를 넘어서는 시도이며, 독자가 과학자의 사유를 직접 체험할 수 있도록 구성한 교양 과학서의 새로운 형식이다. 이를 통해 우리는 과학의 역사란 완성된 결과가 아니라 ‘과정’의 집합이라는 점을 깨닫게 된다. 빅뱅 이론이 어떻게 정착되었는지, 우주배경복사의 예측이 왜 혁명적이었는지, 암흑물질의 존재가 왜 물리학의 판을 흔들었는지-이 책은 그 모든 의문에 답을 주기보다는, 답을 찾아가는 여정에 동참하게 한다. 과학자들이 그 답을 어떻게 찾아갔는지, 그들 각자의 눈으로 우주를 어떻게 바라보았는지를 직접 느끼는 경험. 그것이 바로 이 책이 주는 가장 큰 선물이다. 『노벨상 수상자들의 오리지널 논문으로 배우는 과학』 시리즈의 의의 『우주팽창이론』은 「세상에서 가장 쉬운 과학 수업」 시리즈 중 15번째 책으로, 시리즈의 방향성과 철학을 가장 잘 보여주는 한 권이다. 이 시리즈는 노벨상을 수상한 과학자들의 오리지널 논문을 바탕으로 현대 과학의 정수를 전달하는 것을 목표로 한다. 지금까지 출간된 15권은 특수상대성이론, 양자역학, 방사선, 반입자, 양자전기역학, 양자광학, 그리고 기후물리학과 양자정보, 쿼크 이론에 이르기까지, 다양한 분야의 대표적 이론과 발견들을 다루어 왔다. 각 권은 특정 이론의 과학사적 배경, 수학적 정식화, 핵심 개념, 그리고 오리지널 논문의 전문을 함께 담아냄으로써 단순한 ‘지식 전달’에서 벗어나, ‘과학적 사유’를 훈련할 수 있도록 구성되어 있다. 고등학교 수학 정도를 이해할 수 있는 독자를 기본 독자로 설정하되, 전문적인 물리학 지식을 가진 독자에게도 새로운 시야를 제공할 수 있도록 정밀하게 설계되어 있다. 이러한 시리즈의 깊이와 정교함은 외부 전문가의 평가를 통해서도 뒷받침되고 있다. 특히 「세상에서 가장 쉬운 과학 수업」 시리즈는 박문호 박사의 ‘자연과학세상 목요특강’에서 연속으로 선정되는 영예를 안았다. 박문호 박사는 일반적으로 동일 출판사의 책을 연속으로 선정하지 않는 원칙을 지켜왔지만, 시리즈 제2권 『방사선과 원소』는 제204회 목요특강, 제8권 『반입자』는 제205회 목요특강에 각각 선정되며 이례적인 연속 채택이 이루어졌다. 이는 곧 시리즈 전체가 지닌 학술적 깊이와 대중 강연에서의 교육적 적합성을 전문가도 인정했다는 방증이다. 이처럼 「세상에서 가장 쉬운 과학 수업」 시리즈는 학습자와 독자의 지적 도약을 이끄는 학문적 실험장이자 안내서로 자리매김하고 있다. 『우주팽창이론』은 그 중심에서, 우주에 대한 인류의 사유가 어떻게 현대 과학의 언어로 진화했는지를 가장 극적으로 보여주는 역작이라 할 수 있다.