《빅뱅이 던진 사과》는 우리가 일상에서 무심하게 지나치는 과학적 사실들을 다시 바라보게 만드는 책이다. 고등학교 통합과학 수준에서 출발하지만, 단순한 개념 전달을 넘어 우주와 물질, 현대과학이 성립하게 된 사상의 흐름까지 자연스럽게 이어 주는 독특한 구성으로 이루어져 있다. 우주의 시작에서부터 원자의 탄생, 원소들의 질서, 새로운 소재의 등장, 그리고 근대과학의 태동과 뉴턴의 역학까지-거대한 시간의 흐름이 하나의 이야기로 묶여 있다. 하나의 점에서 출발한 우주가 원자를 만들고, 그 원자들이 모여 물질세계를 이루고, 마침내 인류의 사유와 실험을 거쳐 과학 법칙으로 정리되는 과정을 따라간다. 특히, 뉴턴의 만유인력과 운동 법칙은 단순히 별과 행성의 움직임을 설명하는 데 그치지 않고, 자연 현상을 수학적 언어로 표현할 수 있었다는 사실을 입증한다. 사과 한 알이 떨어지는 일상적인 현상이 곧 우주를 움직이는 원리와 연결되어 있다는 깨달음은 과학사의 가장 놀라운 전환점이었고, 이후 물리학의 거대한 발전을 이끌었음을 보여준다.

추천의 글 저자 서문 1부 우주의 탄생부터 원자의 생성 우주는 어떻게 만들어졌나? 소립자의 탄생 - 쿼크와 렙톤 원자의 탄생 빅뱅 이후 38만 년 후: 본격적인 원자들의 생성 물질과 반물질: 반물질로 이루어진 외계인과 악수 금지 박막 증착하기: 스퍼터링에 숨겨진 빅뱅 쉬어가기 표준측정단위 및 시간 2부 원자부터 반도체까지 원자는 어떻게 생겼을까? 양자역학의 전성기 원자를 atom, 원소를 element, 그리고 주기율표 초전도체 탄소나노튜브/풀러렌/그래핀 반도체 쉬어가기 길이 3부 역학의 탄생 대학의 설립: 칼리지의 시작 뉴턴 역학 가속도의 법칙 작용 반작용의 법칙 운동량과 충격량 중력의 한계 쉬어가기 질량 에필로그

26-27p
아인슈타인의 정적 우주론은 기본적으로 시간이 무한하여 시간의 시작과 현재까지의 경과를 측정할 수 없지만, 공간적으로는 무한하지 않고 우주의 크기가 한정되어 있다는 이론이다. 아인슈타인은 ‘우주상수’를 도입하여 우주가 수축하지 않고 균형을 유지하므로 본래 크기를 유지한다고 주장했다.

27-28p
우주가 변한다는 이론을 동적 우주론이라고 한다. 프리드만은 아인슈타인 방정식을 이용하여 프리드만 방정식을 유도했다. 이 방정식을 보면서 사색하던 프리드만은 우주의 전체 밀도와 곡률에 따라 우주가 팽창하거나 수축할 수 있다는 사실을 깨달았다. 이를 통해 우주가 정적이지 않고 시간이 지남에 따라 변할 수 있다는 동적 우주론을 정립했다.

40p
빅뱅에서 기억해야 하는 중요한 시간은 네 개가 있다. 첫째, 약 138억 년 전 빅뱅으로 우주가 생겼다. 둘째, 빅뱅 후 약 10-6초에 양성자와 중성자가 만들어졌다. 셋째, 빅뱅 후 약 3분, 헬륨 원자핵이 생성되었다. 넷째, 빅뱅 후 약 38만 년, 플라즈마 상태전자와 원자핵으로 구성에 있던 우주에서 비로소 원자가 생성되었다.

93p
돌턴은 모든 물질은 더 이상 나눌 수 없는 가장 작은 입자인 원자로 이루어져 있으며, 원자는 더 이상 쪼개지지 않는다는 원자론을 주장했다. 돌턴, 라부아지에를 비롯한 많은 과학자의 노력으로 원자론에 힘이 실리면서 물질을 구성하는 가장 작은 단위인 ‘원자’가 있다고 믿게 되었다.

110-111p
'양자'라는 용어는 양자역학 분야와 연관되어 물리적 특성을 나타내는 가장 기본적인 양 또는 단위를 의미한다. 양자역학은 원자 및 아원자 입자와 같이 가장 작은 기본 입자의 움직임을 다루는 물리학의 한 분야이다. 여기서 양자라는 개념은 전자 이전에 빛에 대한 논쟁에서 출발했다.

127p
원자와 원소를 구분하는 기준은 물질의 성질물성이다. 물성은 원소를 지칭하는 것이며, 물성이 빠져있으면 원자를 의미하는 것이다. 원소가 물질의 성질을 이용하여 구분하였으므로, 당연히 물질의 고유색을 이용해서 원소를 쉽게 구분할 수 있다.

144p
비저항이 0이면서 자석 위에 뜨는 마이스너현상이 일어나는 물질을 초전도체라고 한다. 전기저항이 0이 된다는 것은 꿈속에서나 가능하다고 여겼다. 물질에는 전기저항이 있으며 저항의 원인은 2가지가 있다. 첫째, 물질 내부에 있는 불순물, 결함 등과 전자가 충돌산란하면서 발생하는 저항과 둘째, 물질을 구성하는 원자들이 온도가 올라감에 따라 진동하는 현상 격자 떨림에 의한 저항이다.

167p
온도가 증가하면서 저항이 함께 증가하면 금속이고, 온도가 증가함에 따라 저항이 감소하면 부도체 또는 반도체라고 한다. 부도체와 반도체는 저항값이 상당히 크면 부도체, 부도체에 비하여 저항값이 작으면 반도체라고 한다.

214-215p
뉴턴의 첫 번째 운동 법칙인 관성의 법칙은 다음과 같다. “물체에 힘이 작용하지 않으면 물체의 속도는 변하지 않는다. 달리 말하면, 알짜힘이 0이면 정지해 있는 물체는 정지 상태를 유지하고 운동 중인 물체는 일정한 속도로 운동을 유지한다.

216p
뉴턴은 힘을 질량과 가속도의 곱으로 표현하였다. 가속도는 시간에 따른 속도의 변화량이다. 물체가 힘을 받으면서 운동하면 가속도운동을 한다. 물체가 움직일 때 힘을 받지 않으면 가속도가 없어서 일정한 속도로 움직이게 되며, 이것을 ‘등속운동’이라고 한다. 힘의 크기와 가속도가 일정한 경우를 ‘등가속도 운동’이라고 한다.

우주의 탄생부터 뉴턴 역학까지, 한 권으로 읽는 ‘통합 과학 이야기’ 케임브리지 박사 두 저자가 들려주는 과학의 가장 긴 여정 ■ 우주에서 원자까지, 그리고 인간 사유의 탄생까지 이어지는 대서사 이 책의 첫 장은 우주의 탄생, 우주는 어떻게 시작되었는가’라는 질문에서 출발한다. 아무것도 없던 상태에서 폭발적으로 팽창한 우주는 가장 단순한 입자들을 만들어냈고, 시간이 흐르면서 수소와 헬륨이라는 최초의 원자들이 형성된다. 이러한 원자들은 별의 중심에서 일어나는 핵융합을 통해 더 무거운 원소로 변해갔고, 별이 태어나고 죽는 과정을 반복하며 지금 우리를 이루는 다양한 원소들을 남겼다. 책은 이 장대한 여정을 중고등학생도 이해할 수 있는 쉬운 언어와 비유를 사용해 설명하며, 곳곳에 우리 주변에서 쉽게 접할 수 있는 예시와 간단한 삽화를 배치해 독자의 호기심을 자연스럽게 이끈다. 주기율표와 원소들의 질서라는 다소 추상적인 영역도 친근하게 풀어낸다. 원소들이 각각 다른 성질을 지니지만 동시에 비슷한 특성을 보이는 이유, 금속과 비금속이 어떻게 구분되고 서로 다른 방식으로 결합하는지, 그리고 이러한 결합이 어떤 물질을 만들어내는지를 실제 생활 속 사례를 통해 설명한다. 더 전문적인 개념이나 역사적 배경이 필요한 부분은 Learn More로, 심화 내용은 Dive Deeper로 구성해 독자가 원하는 만큼 깊이 있게 탐구할 수 있도록 설계되었다. ■ 반도체·초전도체·신소재까지 연결되는 현대 과학의 흐름 책의 중반부는 원자의 전자 구조에서 출발해 전기전도, 반도체, 초전도체, 그래핀과 같은 소재까지 이어진다. 스마트폰·컴퓨터·인공지능 등 현대 문명을 가능하게 한 반도체 기술의 핵심 개념, 그리고 초전도체가 가진 놀라운 성질과 응용 가능성을 설명하면서 신소재’라 불리는 물질들이 어떤 연구의 역사 속에서 나타났는지도 흥미롭게 소개한다. ■ 과학은 어떻게 탄생했는가 - 뉴턴 역학으로 이어지는 사상의 흐름 책은 마지막 장에서 이 책은 독자를 다시 ‘사유의 출발점’으로 데려간다. 뉴턴의 역학이 그저 수식의 나열이 아니라, 영국 근대 사회의 변화 속에서 탄생한 과학적 사고 방식의 결정체였음을 역사적 서사와 함께 보여준다. 헨리 8세 시대의 종교와 권력의 변동, 사상적 자유의 확산, 인간이 자연을 두려움이 아닌 이성으로 바라보기 시작한 변화가 어떻게 근대 과학을 가능하게 했는지, 그리고 뉴턴이 어떻게 이 흐름의 정점에서 현대과학의 기초를 세웠는지를 차분하게 풀어낸다. 단순히 F=ma라는 공식의 유래가 아니라, 한 시대가 세계를 이해하는 방식이 바뀌는 과정을 통해 과학이 탄생했음을 알려주는 대목은 이 책의 중요한 주제이다. ■ 에필로그: 작은 푸른 점에서 바라본 과학의 의미 책의 마지막을 장식하는 에필로그에서는, 과학이 거대한 우주 속에서 인간이 얼마나 작은 존재인지 알려주지만 동시에 그 작은 존재가 어떻게 우주를 이해하려 노력해왔는지를 깊은 울림으로 전달한다. 가가린, 암스트롱이 우주에서 바라본 작은 푸른 점으로서의 지구, 그리고 고대 그리스 철학자에서부터 양자역학을 완성한 현대 과학자들까지 이어지는 지적 흐름은 우리 모두가 같은 질문 “우리는 어디에서 왔는가?”을 공유한다는 사실을 일깨워준다. 이 책은 바로 그 질문에 대한 가장 근본적이고 아름다운 과학적 서사를 담고 있다.