우리는 왜 태어났을까 우주는 어디에서 왔으며, 어디로 가는가 그리고 그 거대한 시간과 공간 속에서 인간은 어떤 존재인가 세상에 대한 근원적 질문에 답하려는 현대물리학의 정교한 탐구를 빛과 온기의 물리학자 고재현 교수의 명료하고 따뜻한 언어로 따라가다 일상의 호기심부터 광활한 우주의 비밀까지, 물리학의 렌즈로 세상을 이해하도록 안내하는 《물리학이 초대한 우주: 인간과 기후, 물질과 시공간을 새롭게 탐험하는 지적 여행》(고재현 지음, 책과바람)이 출간되었다. 광학 전공 물리학자이자 《빛의 핵심》의 저자 고재현 교수가 우주, 대기, 물질, 기술을 하나의 흐름으로 엮어낸 과학 교양서다. 전 세계 과학자들이 맞닥뜨린 46개의 질문과 그 답을 찾아가는 치열한 과정을 최근 10년 동안의 연구와 성과를 중심으로 밀도 있게 담아냈다. 지식의 전달이 아니라 관점과 사유의 폭을 넓히는 독서를 목표로 한 만큼 저자는 현대물리학의 성취를 나열하는 대신 ‘질문과 탐구가 세계를 이해하는 관점을 넓혀온 과정’에 주목한다. 제임스웹 우주망원경·보이저호·외계행성 등 심우주 탐험의 원동력부터 태풍·우주 허리케인·번개·미세먼지 등의 대기현상, 강화유리·양자점·나노입자·구조색 등의 물질세계, 블루라이트·디스플레이·와이파이·라이다·엑스선 등 첨단기술까지-거시와 미시, 자연과 기술, 과학과 인간의 삶을 하나의 지도 위에 펼쳐 보인다. 과학이 내 삶과 어떻게 연결되는지 궁금한 독자라면 나이와 전공에 상관없이 호기심의 끈을 놓지 않고 해답을 찾아 나갈 수 있게 안내하는 다정한 길잡이 책이다.

1부 태양계를 지나 우주의 깊은 곳으로 1 제임스웹 우주망원경, 우주를 정확히 보는 눈 2 최강의 타임머신이 거울을 사용하는 까닭 3 현대과학으로 풀어낸 별빛의 저주 4 전자기파 문명의 시대 5 피사의 사탑에서 우주 공간으로 6 주정뱅이의 걸음걸이 모형과 중력파 연구 7 보이저호의 장대한 여정 8 저 태양계의 끝을 볼 수 없겠지만 9 JWST가 포착한 외계행성 대기의 수증기 10 외계행성 상공의 초음속 제트기류 11 오리온자리의 방랑자들 12 먼지가 지배하는 화성의 푸른 노을 13 더 느리고 더 낮은 화성의 소리 14 외계 생명 탐사 비법을 간직한 개기월식 2부 보이지 않아도 전부를 둘러싼 대기와 기후 1 이산화탄소와 메탄이 위험한 이유 2 지상 최대의 열기관, 태풍 3 북극 상공에 펼쳐진 우주 허리케인 4 레이저로 번개를 통제할 수 있을까? 5 이런 번개를 본 적 있나요 6 미세먼지 속에선 벌도 괴롭다 7 파란 하늘의 기원을 찾는 끈질긴 질문들 8 모나리자가 당신을 보며 웃고 있나요 9 보이지 않는 무지개의 수많은 얼굴 3부 이토록 작은 물질과 그토록 거대한 자연 1 이상한 유리: 고체도 액체도 아닌 것이 2 좋은 유리: 새로운 문명으로 우리를 이끌고 3 강한 유리: 깨지지 않는 강화유리의 정체 4 더 극한의 세계로 5 양자점 속 나노 세계 6 알함브라 궁전과 금 나노입자 7 거미와 대화를 나눈다면 8 카멜레온 흉내 내기 9 계절에 따라 변하는 순록 눈의 색상 10 검정을 더 검게! 심해어의 위장술 11 오징어 변신 속 사인 함수 4부 첨단기술을 잘 다루는 사회로 1 태양 빛을 수확하는 방법 2 한 번도 본 적 없는 세상 3 빛과 싸우는 디스플레이 4 마야 문명을 찾아낸 라이다 5 와이파이 신호로 만드는 전기 6 블루라이트의 명암 7 자외선의 두 얼굴 8 빛과 문화재 (1): 반가사유상 9 빛과 문화재 (2): 유물의 원소 분석 10 공기로 빵을 만드는 방법 11 2미터란 거리는 절대적 안전거리인가 12 코로나바이러스를 바늘로 찌를 수 있을까?

주정뱅이의 무작위 걸음 모형은 꽃가루의 브라운 운동을 설명하는 이론적 근거로 작용하며 원자의 실재를 밝히는 중요한 첫걸음이 되었습니다. 이제 이 모형이 사방에서 몰려든 중력파가 지구와 달의 운동에 미치는 영향을 분석할 수 있는 기반을 제공하고 있습니다. … 지구-달 사이의 운동을 정밀히 측정해 중력파 연구에 이용하자는 본 연구는 매일 밤 다정하게 얼굴을 내미는 달을 천연 중력파 검출기로 활용하자는 신선한 제안입니다. -43쪽

화성의 대지에서 바라본 태양은 왜 푸른색일까요? … 화성 위 탐사 로봇들이 측정한 먼지의 형상과 성분 데이터를 토대로 과학자들이 계산한 결과, 화성의 먼지를 직접 통과한 빛과 에돌아 온 두 빛이 만나면 파란색에서 더 강하게 보강간섭을 하는 것으로 확인되었습니다. 이로 인해 원래 흰색인 태양이 다소 푸르게 보이는 것이죠. -72~73쪽

2019년 개기월식 당시 달 표면의 반사광을 분석한 독일 과학자들은 거기서 산소, 물 분자의 흡수선 외에도 다양한 금속 원소의 존재를 확인할 수 있었습니다. 이런 기법이 더 정교해져 외계행성의 대기 분석에 적용되면 태양계를 벗어난 곳에 존재하는 생명활동의 지표를 확인하는 데 도움이 될 것입니다. -83쪽

특정 기체의 온실효과에 대한 기여도는 분자 하나의 특성으로만 결정되지 않습니다. 특히 해당 기체의 대기 속 농도가 결정적 역할을 합니다. 기후학자들의 연구에 의하면 온실 기체의 지구 온난화에 대한 기여도는 기체의 농도에 대해 대략 로그함수적으로 증가합니다. 즉 단위 부피당 온실 기체 분자 1개가 2개로 증가하며 지구 온난화에 기여하는 효과는 10개가 20개, 100개가 200개로 증가하며 기여하는 효과와 비슷하다는 것입니다. -94쪽

우주 허리케인은 가운데 태풍의 눈과 비슷한 구조를 이루며 그 속에 수직으로 흐르는 전류 기둥을 가지고 있었고 주위에 회전하는 나선형 플라즈마 팔을 거느렸습니다. … 우주 허리케인은 인류에게 잠재적 위험이 될 수 있을까요? … 이번 연구를 수행한 과학자들은 우주 허리케인이 인공위성의 운동이나 통신 등에 영향을 줄 가능성이 있으므로 이에 대한 연구가 더 확대될 필요가 있다고 말합니다. 지상의 날씨에 더해 우주의 날씨 역시 우리의 삶과 더욱 밀접히 연결되어 가고 있습니다. -104~105쪽

거대한 자석인 지구가 만드는 지자기는 전하를 띤 태양풍 입자들을 자기력으로 휘어서 지구를 에돌아 가게 만드는 천혜의 방패입니다. 그 흐름의 일부가 지자기의 자기력선을 타고 흘러들어 극지방의 대기에 부딪힌 후 공기 분자를 들뜨게 하며 환상적인 색의 오로라가 연출됩니다. 강력한 태양 폭풍이 발생하면 오로라가 생기는 위도가 낮아지며 지구 위 많은 이들이 오로라를 즐길 수 있습니다. … 지구는 대기의 무대 위에서 자기장이라는 지휘봉으로 태양풍으로 불리는 연주자들을 지휘하며 황홀한 빛의 소리를 들려주는 훌륭한 지휘자인 셈입니다. -126~127쪽

그런데 좀 이상하지 않나요? 우리가 매일 숨 쉬는 공기의 주성분이 질소라면 이 기체 질소만 이용하더라도 고정 질소를 얻는 건 문제가 없을 듯싶은데, 그게 왜 그리 힘들었을까요? 이는 하나의 질소 분자 속 두 질소 원자를 붙들어 놓는 결합력이 매우 강력하기 때문입니다. -248쪽

집 밖에서 항상 2미터의 거리두기를 의식적으로 실천했던 게 떠오릅니다. 그런데 2미터라는 기준은 어떤 원칙에 의해 정해졌을까요? 2미터는 정말 감염자로부터 나를 보호할 수 있는 절대적 안전거리인가요? … COVID-19 시기 프랑스와 미국의 공동 연구팀이 고속 카메라를 이용해 다양한 발음을 하는 사람들의 입을 촬영함으로써 침방울이 형성되는 과정을 시각화하고 분석하는 데 성공했습니다. 가령 ‘Pa(파)’와 같은 자음이 발음되는 경우, 우선 두 입술을 붙이고 내부의 압력을 높여 발음 준비를 합니다. -254~256쪽

우주라는 경이로운 무대 위, 인간이 묻고 물리학이 답하다 “우리는 왜 태어났을까? 그리고 이 거대한 우주 속에서 우리가 잠시 머무는 의미는 무엇일까?” 문학이 인간의 고통과 희망을 언어로 껴안으며 이 근원적 질문에 다가간다면, 물리학은 자연현상에 엄밀한 가설을 세우고 객관성의 벽돌을 쌓아 올리며 우주의 진실에 가닿고자 한다. 갈릴레오가 지구를 우주의 중심에서 끌어내리고, 허블 우주망원경이 우리은하 너머의 무한한 세계를 보여주었으며, 최근의 외계행성 연구가 지구를 ‘수많은 행성 중 하나’로 객관화했듯 말이다. 《물리학이 초대한 우주》는 단지 복잡한 과학 공식을 나열하는 책이 아니다. 눈앞의 일상적인 호기심에서 출발해, 인류가 우주 속 자신의 위치를 직시하고 미래를 전망해 온 눈부신 여정을 46개의 치열한 질문과 현대물리학의 명쾌한 대답으로 엮어낸 지적 탐험기다. 과학의 발견은 언제나 인간에게 깊은 겸손을 가르치는 동시에 사유의 지평을 넓혀주었다. 이 책은 완결된 정답을 쥐여주기보다, 독자 스스로 더 거대한 질문의 회오리 속으로 걸어 들어가 내 삶과 세계를 새로운 관점으로 바라보게 하는 의미 있는 출발점이 되어줄 것이다. 나노 단위의 미세 구조부터 138억 년 심우주까지, 4부로 엮어낸 세계의 지도 이 책은 보이지 않는 미시 세계의 물질부터 아득한 거시 세계의 우주까지 총 4부에 걸쳐, 현대 과학기술이 이룩한 융합적 탐구의 최전선으로 독자들을 안내한다. 1부는 제임스웹 우주망원경과 허블 우주망원경의 경이로운 시선으로 시작해 외계행성, 중력파, 블랙홀, 그리고 태양계를 벗어난 보이저호의 고독하고도 위대한 성간 항해를 추적하며 인류 우주관의 진화를 살핀다. 2부는 시선을 우리가 딛고 있는 지구로 돌린다. 지상 최대의 열기관인 태풍, 파란 하늘의 기원을 찾는 끈질긴 질문, 보이지 않는 무지개의 여러 얼굴 등 기후 현상 속에 숨은 물리 법칙을 생생하게 파헤친다. 3부는 일상을 이루는 물질의 세계를 다룬다. 마블 베리와 오징어의 변신 등 자연 속 미세 구조가 빛에 반응해 만들어내는 매혹적인 구조색의 원리와 나노입자의 비밀을 탐구한다. 4부는 태양광, 라이다, 와이파이 등 우리 삶을 지탱하는 첨단기술을 조명한다. 국보 〈반가사유상〉의 내부를 들여다보는 빛의 과학부터 코로나바이러스를 분석하는 나노역학까지, 기술이 문명과 사회를 어떻게 진일보시키는지 아우른다. 결국 저 먼 심우주에서 시작된 탐구는 ‘그렇다면 우리는 어떤 사회를 선택하고 어떻게 살아갈 것인가’라는 가장 인간적인 물음으로 귀결된다. 차갑고 엄밀한 과학에 따뜻한 숨결을 불어넣다: ‘빛의 물리학자’ 고재현의 초대 기후 위기, 일상을 파고든 인공지능, 쏟아지는 첨단 기기들 속에서 이제 과학은 교양을 넘어 생존과 직결된 필수 언어가 되었다. 하지만 물리학의 진입 장벽은 여전히 높게만 느껴진다. 이 간극을 메우기 위해 오랜 시간 대중과 호흡해 온 ‘과학 커뮤니케이터’ 고재현 교수가 나섰다. 저자는 2004년부터 강단에서 학생들을 가르치는 한편, 〈중앙일보〉, 〈한국일보〉, 〈내일신문〉 등 다양한 매체에 칼럼을 연재하며 과학을 가장 친근하고 다정한 언어로 번역해 온 탁월한 안내자다. 정돈된 논리와 명쾌한 해설을 따뜻한 문장 안에 담아내는 저자 특유의 필치는, 차갑게만 느껴지던 물리학에 인간적인 숨결을 불어넣는다. 2026년 오늘, 언젠가 우주가 맞이할 종언의 운명 앞에서도 “지금 내 삶의 의미와 인류가 쌓아 올린 가치”를 진지하게 묻는 이 다정한 물리학자의 초대는, 세상을 더 깊고 넓게 이해하고자 하는 모든 이들에게 가장 듬직한 동행이 되어줄 것이다.