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차원이란 무엇인가
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차원이란 무엇인가

  • 일본뉴턴프레스
  • |
  • 아이뉴턴(뉴턴코리아)
  • |
  • 2009-09-15 출간
  • |
  • 144페이지
  • |
  • 210 X 297 mm
  • |
  • ISBN 9788955378016
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북스크린영상으로 만나보는 한 권의 책 이야기

출판사서평




우리의 우주는 몇 차원인가?
가느다란 나뭇가지 위에서만 사는 개미가 있다고 가정하자. 아주 멀리 떨어져 있는 인간에게는 나뭇가지가 1차원(선)으로 보이지만, 기어 다니는 개미에게는 나뭇가지에 전후좌우가 있으므로 당연히 2차원(평면)으로 보인다. 사실 나뭇가지의 단면은 두께를 가지고 있으므로, 나뭇가지의 속까지 생각하면 3차원(공간)이 된다. 하지만 나뭇가지 위의 개미에게는 2차원의 세계만 보일 뿐, 그들이 3차원의 세계를 인식할 수는 없다. 개미에게는 하나의 차원이 숨어 있는 셈이다.
우리 우주의 경우는 어떨까? 우리의 우주는 과연 몇 차원일까? 아인슈타인의 상대성 이론에서는 우주를 ‘4차원 시공’으로 파악한다. 가로·세로·높이를 가진 3차원 공간에 덧붙여 ‘시간’을 ‘제4의 차원’이라고 생각하는 것이다. 하지만 나뭇가지에 사는 개미의 경우처럼, 혹시 우주에 제5의 차원이 숨어 있는 것은 아닐까?
그런데 상대성 이론의 우주관을 뛰어넘는 몇 가지 이론이 과학자들의 관심을 크게 끌고 있다. 그 이론은 “우주에는 ‘제5의 차원’이 존재한다.”고 주장한다. 다만 인간의 눈에 보이지 않을 뿐이라는 것이다. ‘제5의 차원’이란 또 하나의 공간 차원을 가리킨다. 만약 ‘제5의 차원’이 실증된다면, 코페르니쿠스의 지동설이나 아인슈타인의 상대성 이론의 등장에 필적하는 충격을 불러일으킬 것이다.
차원이란 과연 무엇일까? 이 책에서는 0차원에서 다차원까지 ‘차원’의 세계를 알기 쉽게 해설한다. 즉 차원의 기초는 물론, 시공·4차원·브레인 등 차원에 관한 다양한 개념을 차근차근 설명해 나간다. 고차원의 세계를 머릿속에 그려 보기는 쉽지 않다. 이러한 추상적인 개념을 정밀한 고급 일러스트레이션으로 이해시키는 Newton의 노하우는 이 책에서도 유감없이 발휘된다. 차원에 관한 이해를 한층 더 높일 수 있는 좋은 계기가 되리라고 믿는다.

특징

● 차원의 기초, 시공·4차원·브레인 등의 개념을 알기 쉽게 소개
상대성 이론과 마찬가지로 4차원 이상 고차원의 세계는 우리의 일반적인 상식과 다르기 때문에 이해하기가 쉽지 않은 것이 사실이다. 그래서 이러한 난해한 개념들을 어떻게 설명하느냐에 따라, 이해할 수 있는 정도가 결정된다. <차원이란 무엇인가?>는 0·1·2·3차원 등의 기초 개념은 물론, 4차원과 시공, 브레인 같은 발전된 개념을 정밀하게 계획된 순서에 따라 그림과 함께 설명함으로써, 사전 지식 없이도 차원 이론을 충분히 이해할 수 있도록 구성했다.

● 머릿속에 그리기 어려운 차원의 세계를 그림으로 설명
4차원 이상의 세계를 우리 눈으로 볼 수는 없다. 그래서 4차원 이상의 세계를 머릿속에 그리기는 대단히 어렵다. 최신 과학의 현장을 뛰어난 사진과 일러스트레이션으로 소개하는 과학 잡지 Newton의 노하우는 ‘차원’에서도 힘을 발휘한다. 4차원 공간과 시공 다이어그램, 초입방체, 브레인 등의 개념을 그림으로 제시함으로써 눈에 보이지 않는 세계를 이해할 수 있도록 이끌어 준다.

● 일반 독자를 위한, 차원에 관한 ‘Q&A 베스트 12’ 제공
어려운 개념은 설명을 들어도 새로운 의문이 셍기는 경우가 많다. ‘차원’과 같은 물리학 이론의 경우도 마찬가지이다. Newton은 이제까지 차원에 대한 이론을 잡지에서 다루면서, 일반 독자들이 특히 궁금해 하는 내용들을 요약 정리했다. 그리하여 그에 대한 답을, <차원이란 무엇인가?>의 ‘Q&A 코너’에서 박사와 학생의 문답 형식으로 제시했다. 독자들이 흔히 가지고 있는 의문점에 대해서 한층 더 상세한 해설을 들을 수 있다.

● 5차원 이론을 제창한, 하버드 대학 리사 랜덜 교수 인터뷰 수록
물리학에서 차원에 대한 이론은 아인슈타인의 상대성 이론에서 나온 4차원 시공을 넘어 ‘제5의 차원’ 등으로 확대되고 있다. 미국 하버드 대학 물리학교실의 리사 랜덜 교수도 제5의 차원을 주장하는 학자의 한 사람이다. 랜덜 교수가 말하는 ‘휘어진 차원’은 다른 학자들의 차원 모델과 어떤 차이가 있는지, 본인의 설명을 직접 들어 본다.

● 최고 권위의 과학 단행본 <뉴턴 하이라이트 시리즈>
Newton은 최고 품질의 사진과 그림을 바탕으로 구성한 과학 기사를 매달 독자에게 전달하고 있다. Newton의 기사 중에서도 독자의 호평을 받은 핵심만을 선정해 단행본 형식으로 재구성한 것이 <뉴턴 하이라이트 시리즈>이다. 물리학·화학·생명공학·지구과학·천문학 등 모든 과학 분야를 다루는데, <상대성 이론> <주기율표> <양자론> <뇌와 마음의 구조> <신비한 수학의 세계> 등 다양한 자매편들도 서점에서 절찬리에 판매되고 있다.


목차


제1장 차원이란 무엇인가?

차원의 정의 / 1차원과 2차원 / 2차원과 3차원 / 그림자로 형태를 알 수 있을까? / 2차원은 3차원의 그림자? / 제4의 차원 ‘시간’ / 시간의 ‘흐름’

제2장 아인슈타인과 차원

특수 상대성 이론 / 시공 다이어그램의 기초 지식 / 시공 다이어그램 / 민코프스키의 시공 다이어그램 / 중력과 일반 상대성 이론 / 휘어진 공간의 기하학 / 소립자와 힘 / 네 가지 힘 / 네 가지 힘의 통일

제3장 고차원 공간의 세계

4차원 공간이란? / 4차원 초입체를 ‘본다’ / ‘초입방체’란? / 4차원 공간에서는 어떤 일이 일어날까? / 1차원으로 보이는 세계도… / 제5의 차원은 어디에?

제4장 초끈 이론과 브레인

초끈 이론의 등장 / 둥글게 뭉쳐진 차원 / 브레인이란? / 열린 끈과 닫힌 끈 / 그 밖의 브레인과의 관계 / 휘어진 잉여 차원 모델 / LHC에서의 실험

제5장 랜덜 교수에게 듣는다
차원의 탐구 특별 인터뷰
‘제5의 차원’은 실증된다

더 알고 싶다! 칼럼
3차원이 보이지 않는다!? / 물리 법칙은 시간의 방향과 관계없다? / 특수 상대성 이론이란? / 휘어진 면의 최단거리는? / 4차원 공간을 사용하면 우리에서 탈출할 수 있다!?

더 알고 싶다! Q&A
Q1. ‘휘어진 면’은 3차원이 아닐까?
Q2. 1차원과 2차원의 중간에는 무엇이 있을까?
Q3. 시간은 왜 1차원밖에 없을까?
Q4. ‘4차원 시공’이란 무엇을 의미하는가?
Q5. ‘4차원 공간’이란 무엇을 의미하는가?
Q6. 차원이 서로 다른 세계에서는 물리의 법칙도 바뀔까?
Q7. ‘제5의 차원’은 어디에 있을까?
Q8. 블랙홀은 과연 몇 차원 공간일까?
Q9. ‘보이지 않는 차원’은 정말 존재할까?
Q10. 갓 태어난 우리의 우주는 몇 차원이었을까?
Q11. ‘브레인 월드’란 무엇인가?
Q12. 평행 우주는 정말 존재하는 것일까?
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