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책 소개
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목차
LECTURE 01 어떤 숫자: 에너지에 관하여 - 이강영
에너지란 도대체 무엇인가? / 16 에너지(개념)의 역사 / 17 열, 전자기파, 에너지보존법칙 / 22 에너지를 절약한다는 것은 무엇인가 / 26 일, 에너지, 일률 / 29 상대성 이론: 질량도 에너지다 / 32 패널 토의 / 39 질의응답 / 46
LECTURE 02 인공지능과 로봇 지능: AI and Robot Intelligence - 다니엘 리
인공지능 대 자연지능 / 50 사물인지 능력 / 52 인공 뉴런 / 57 매니폴드 이해하기 / 61 지능이 있는 로봇 만들기 / 64 새로운 로봇 지능 휴머노이드 / 67 패널 토의 / 70 질의응답 / 80
LECTURE 03 엔트로피 : 티끌 모아 태산을 이해하는 법 - 김범준
현재를 알면, 미래를 알 수 있다 / 84 고전역학과 통계역학의 다른 점 / 88 티끌을 모아 태산을 이해하기 / 89 동전 1,000개가 들어 있는 주머니 / 92 엔트로피 증가의 법칙 / 95 볼츠만의 엔트로피 정의 / 99 엔트로피 증가 법칙의 또 다른 조건 / 102 자연스럽다는 게 뭘까? / 103 패널 토의 / 108 질의응답 / 118
LECTURE 04 전기와 자기가 만났을 때: 자석에 전류를 흘리면? - 김갑진
전기와 자기의 등장 / 122 마법에서 화학으로 바뀌다 / 124 아인슈타인의 상대성이론 / 127
전기가 흐른다는 건 도대체 무엇이 흐른다는 말인가? / 129 N극과 S극은 어디서 나오는 것일까? / 131 트랜지스터의 발명 / 133 왜 전기와 자석을 따로 생각할까? / 134 자석도 전류의 영향을 받는다? / 136 패널 토의 / 141 질의응답 / 151
LECTURE 05 성sex: 성이라는 수수께끼 - 조세형
왜 고비용이 드는 유성생식을 할까? / 157 그럼에도 유성생식이 가지는 이점이 있다? / 163 천문학적인 다양성을 가진 유성생식 / 166 돌연변이 / 168 무성생식의 비용 / 171 종간 경쟁에 따른 공진화 현상 / 173 패널 토의 / 177 질의응답 / 185
LECTURE 06 성장과 노화의 연결고리 - 류형돈
늙는다는 것은 무엇인가? / 190 우리를 늙게 하는 것들 / 194 세계의 장수 마을 / 197 식사량, 호르몬 그리고 노화 / 200 진화론으로 풀어보는 노화 이야기 / 205 패널 토의 / 208 질의응답 / 216
LECTURE 07 내가 보는 세상, 뇌가 보는 세상 - 심원목
뇌가 보는 세상 / 220 인간의 시각 영역 / 224 우리가 본다는 것은? / 226 뇌가 일으키는 착시들 / 230 물체를 물체로 인식한다는 것 / 232 ‘무엇’이 ‘어디’에 있는가? / 235 패널 토의 / 237 질의응답 / 245
LECTURE 08 도대체 시간이란 무엇인가? - 김상욱
시간의 본질은 무엇인가? / 250 인지혁명 / 253 시간의 정의 / 256 시간의 화살 / 261 새로운 시대, 전자기 혁명 / 265 패널 토의 / 274 질의응답 / 281
LECTURE 09 무한에서 시작하는 수수께끼 - 한상근
도대체 무한이란 무엇일까? / 284 힐베르트 호텔 : 자연수 집합 / 285 수직선 : 실수 집합 / 288 연속체 가설 / 290 러셀의 역설과 괴델의 불완전성 원리 / 292 너무도 이상한 수학 / 295 패널 토의 / 299 질의응답 / 307
LECTURE 10 과학, 세계를 이해하는 그 특별한 방식에 관하여 - 천현득
과학자인가 철학자인가? / 310 도대체 과학은 무엇인가? / 313 세계를 이해하는 특별한 방식인 과학 / 315 시험가능성 & 설명 유관성 / 318 대안적인 설명 이론들 / 321 과학의 성공 비결-과학의 방법론 / 323 과학의 성공 비결-과학의 사회계약 / 329 패널 토의 / 333 질의응답 / 347
그림 출처 / 350
찾아보기 / 352
저자 소개 (10명)
출판사 리뷰
우리가 알아야 할 과학의 중요한 근원적 질문들에 답하다!
“아무도 묻지 않는다면 ‘시간’이 무엇인지 안다. 정작 물어보면 그것을 설명할 수 없다.”
아우구스티누스의 이 질문을 간단히 ‘도대체?’로 바꿔봤습니다. 그랬더니 “도대체 시간이란 무엇일까?”란 질문이 되었습니다. 그리고 심사숙고 끝에 ‘시간’을 포함한 9개의 주제를 골랐습니다. 에너지, 엔트로피, 전기와 자기, 시간, 성(sex), 성장과 노화, 뇌, 인공지능, 무한. 이 각각의 주제가 그대로 질문이 되었습니다. 그러자 우리가 왜 이런 것을 궁금해 하고 알고 싶어 하는지 그 자체가 궁금해졌습니다. 자연스럽게 마지막 주제가 떠올랐습니다.
“도대체 ‘과학’이란 무엇일까?”
우리의 질문은 이제 시작되었습니다.
▼ 도대체 무엇일까?
제목이 『도대체 都大體 과학』이다. 어쩌면 심오하고 어쩌면 뜬금없는 제목이 아닐 수 없다. ‘도대체’는 질문할 때 사용하는 표현이다. 잘 알 수 없는 것, 알 듯 말 듯 애매한 것을 물어볼 때 흔히 도대체를 붙인다. ‘도대체 삶이란 무엇인가?’, ‘도대체 인생이란 무엇인가?’
과학은 증명을 통해 명확한 결론을 추론하는 학문이다. 하지만 정말 그럴까? 모든 과학이 명확할까? 우리가 안다고 생각하는 ‘과학’의 많은 주제들을 우리는 설명할 수 있을까? 예를 들어 ‘도대체 에너지란 무엇인가?’, ‘도대체 인공지능이란 무엇인가?’, ‘도대체 엔트로피는 무엇인가?’, ‘도대체 전자란 무엇인가?’ 등등을 명확히 과학적 잣대를 대어 설명할 수 있는가이다.
이 책은 우리 일상과 떼려야 뗄 수 없는 과학의 중요한 질문들을 주제로 한, 과학재단 KAOS의 2019년 가을 강연 ‘도대체’를 엮은 것이다. 각 분야의 전문가들이 펼친 근원적인 질문들에 대한 답이 담겨 있다.
▼ 과학은 언제부터 사용되었는가
과학이라는 말은 언제부터 사용됐을까? 과학이라고 하는 용어는 일본 사람들이 과학(科學)이라고 한자로 번역해 불렀던 말을 수입해 부르고 있는 것이다. 과학은 영어로 사이언스(Science)를 번역한 말이고, 더 거슬러 올라가면 라틴어로 스키엔티아(Scientia)라고 하는 말이 번역된 것이다. 스키엔티아는 원래 일반적이고 보편적인 지식 일반을 얘기하는 것으로, 특별히 과학 지식만을 뜻하지는 않았다.
과학은 이미 우리 일상과 충분히 밀접하게 연결되어 있다. 어디까지를 과학적이고, 어디까지를 비과학적이라 구분하는 것조차 무의미할지도 모른다. 하지만 동시에 그 근원이 어디서부터 시작인지 밝혀내는 것은 과학으로서도 쉽지 않은 일이다. 그렇기 때문에 ‘도대체’라는 질문은 중요하다. 근원에 다가가기 위해서는 끊임없는 질문만이 문제의 해결방안이 될 수 있기 때문이다.
▼ 근원을 찾는 질문의 과학
과학은 질문하는 학문이다. 그러나 하나의 질문에 대한 답을 얻었다고 모든 궁금증이 해소되는 것은 아니다. 그 안에서 다시 새로운 질문을 찾아내고 또 다른 해답을 찾아나가는 것이 과학을, 그리고 인류를 발전시킬 수 있는 원동력이 되기 때문이다.
과학이 우리 생활과 밀접한 관계가 있다는 것은 말할 필요가 없다. 이 책은 인류의 더 나은 미래를 위해 근원에 대한 탐구가 얼마나 필요한 것인지 잘 보여주고 있다.
과학재단 KAOS는 ‘과학, 지식, 나눔’을 모토로 대중이 과학을 좀 더 쉽게 이해하고 즐기게끔 노력하는 단체다. 매년 상반기와 하반기로 나누어 선정된 과학 주제로 10회에 걸쳐 강연한다. 2015년 상반기 주제 ‘기원’을 시작으로, ‘빛’, ‘뇌’, ‘지구’, ‘물질에서 생명으로’, ‘미래과학’, ‘수학’이 어떤 것인지에 대해 강연을 진행했다.
‘렉처 사이언스 KAOS’ 열 번째 책은 『도대체 都大體 과학』이다. 에너지, 엔트로피, 전기와 자기, 시간, 성(sex), 성장과 노화, 뇌, 인공지능, 무한 그리고 과학을 이해하기 위한 특강으로, 과학이 우리 삶에 자리한 중요성과 그 근원을 생각해보는 계기가 될 것이다.
1강 ‘어떤 숫자: 에너지에 관하여’에서는 이강영 교수가 일상에서 흔히 들을 수 있고, 가장 익숙한 물리학 개념인 에너지에 대해 말한다. 에너지가 도대체 무엇인지를 현대물리학의 관점에서 접근하고 있다.
2강 ‘인공지능과 로봇 지능: AI and Robot Intelligence’은 다니엘 리 교수의 인공지능과 로봇 지능에 대한 강연으로, 현대 세계에서 로봇 시스템을 어떻게 구축할 수 있는지를 살펴보았다.
3강 ‘엔트로피 : 티끌 모아 태산을 이해하는 법’은 김범준 교수가 엔트로피에 대해 설명하고 있다. 엔트로피 증가의 법칙으로도 불리는 열역학 제2법칙의 의미를 볼츠만의 엔트로피 공식을 이용해 소개한다.
4강 ‘전기와 자기가 만났을 때: 자석에 전류를 흘리면?’에서는 김갑진 교수가 전기와 자기가 만났을 때를 설명한다. 우리가 사는 세상은 ‘전기와 자기’가 없으면 하루도 살기 어려운 세상이 되었다. 그런 전기와 자기의 실체와 정말 그 둘이 만나면 어떤 일이 벌어지는지 알려주고 있다.
5강 ‘성sex: 성이라는 수수께끼’는 조세형 교수가 ‘성’이라는 수수께끼를 파헤쳐 보았다. 성이 무엇인지에 대한 호기심은 과학적 접근이 아니더라도 항상 궁금한 지점이다.
6강 ‘성장과 노화의 연결고리’에서는 류형돈 교수가 성장과 노화의 연결고리를 알려준다. 오래 살고 싶은 인간의 희망이 만들어낸 노화에 관한 여러 사회적 통설을 되짚어 본다.
7강 ‘내가 보는 세상, 뇌가 보는 세상’에서는 심원목 교수가 뇌에 대해 살펴보았다. 지각, 인지 과정에 대한 질문들을 통해 인간이 세상을 이해하는 원리를 파헤쳐 보았다.
8강 ‘도대체 시간이란 무엇인가?’은 김상욱 교수가 정말 도대체 시간이 무엇인지를 생각해 보게 한 강연이다. 안다고 생각했지만 실제로는 정말 모르는 것이 시간이라는 걸 알게 해준다.
9강 ‘무한에서 시작하는 수수께끼’에서는 한상근 교수가 우리가 직관적으로 받아들이던 무한이란 개념에 대해 진지하게 고찰한다. 사실 무한은 수학자들에게도 쉽지 않은 개념이다.
그리고 마지막으로 10강 ‘과학, 세계를 이해하는 그 특별한 방식에 관하여’는 천현득 교수의 강연으로 과학이야말로 우리가 살아가는 세계를 설명해주는 학문임을 설명한다.
종이책 회원 리뷰 (2건)
''이 책은 우리 일상과 떼려야 뗄 수 없는 과학의 중요한 질문들을 주제로 한, 과학재단 KAOS의 2019년 가을 강연 ‘도대체’를 엮은 것이다. 각 분야의 전문가들이 펼친 근원적인 질문들에 대한 답이 담겨 있다.''
10가지 주제에 대한 10가지 분야의 과학자들이 풀어 설명하다보니 과학 전반에 대한 흐름과 이해를 도울 수 있었다.
말미잘, 해파리를 비롯한 몇몇 동물은 영원히 죽지않는 것으로 밝혀졌고, 식사를 제한 할수록(적게 먹을수록) 더 건강하며 노화를 늦출 수 있고, 열도 전류를 흐르게 할 수 있고, 갈수록 늘어나는 데이터 저장 문제와 인공지능에 대한 이야기 등
과학책은 항상 새로운 지식을 더해준다.
한치 앞도 모르는 인간이지만 향후 펼쳐질 미래가 어떤 모습일지 정말 궁금하다.
도대체의 사전적 의미는 ‘주로 의문문에 쓰여, 놀람, 걱정, 궁금한 심정 등을 나타내는 말’이라고 되어 있다. 그러나 제목에 도대체가 들어가면 알 듯 말 듯 애매한 것을 가리키며, 어렵다는 것을 강조하기 위해 쓰인다. 2019년 가을에 실시했던 카오스 가을 강연의 주제는 ‘도대체 과학’이다. 9번의 강연 주제들을 살펴보면 에너지, 엔트로피, 전기와 자기, 시간, 성(sex), 성장과 노화, 뇌, 인공지능, 무한이다. ‘도대체 에너지란 무엇일까?’, ‘도대체 무한이란 무엇일까?’ 등등. 하나같이 과학에서 다루고 있지만, 정의하기가 그리 쉽지 않은 것들이다. 이들 질문에 대해 이야기하다보니 자연스레 ‘도대체 과학이란 무엇일까?’라는 근원적인 질문에 도달했다고 한다.
머리말을 읽다보니 나 또한 과학이 무엇인지 아리송해진다. 그래서 9개의 주제에 대한 강연을 건너뛰어 천현득 서울대 교수가 강연한 10강 ‘과학, 세계를 이해하는 그 특별한 방식에 대해여’를 먼저 읽기 시작했다. 과학이란 말은 일본인들이 영어 사이언스(science)를 한자로 번역한 것으로, 우리는 대부분의 학술용어가 그러하듯 그것(科學)을 차용하여 사용한다. 그러나 사이언스라는 말도 19세기에 들어서야 생겨나 사용되기 시작했다고 강연자는 말한다. 그러니까 사이언스란 말이 생겨나기 전에는 뉴턴이나 갈릴레오 같은 사람들을 과학자가 아닌 수학자 혹은 자연철학자라고 불렀다. 이는 과학과 철학이 고대 그리스에서부터 같은 뿌리를 공유했기 때문이며, 따라서 과학의 역사는 철학으로부터 독립의 역사였다고 한다. 16-17세기 과학 혁명기를 거치면서 역학이라는 물리학 분야가 형성되고 이것이 18세기 들어 물리학으로 독립했다. 이어서 화학이 독립하고, 19세기가 되면서 생물학이 철학으로부터 독립하면서 과학이라는 학문이 새롭게 정립되었다는 것이다. 강연자는 세계를 이해하는 방법이 많이 있지만 그중에서도 과학이 특별한 이유는, 과학이 이해하는 세계는 다른 방식으로 이해하는 것과 다르며 더 믿을 만한 지식을 주기 때문이라고 말한다. 이는 과학이 현상을 확립하고, 확장하고, 그것을 설명하는 것, 즉 과학적 설명은 ‘왜?’ 라는 물음을 던졌을 때 그에 대해서 답하는 것이기 때문이다. 그럼에도 우리 일상과 밀접한 관계를 맺고 있는 것들에 대해 근원을 밝혀내는 것은 쉽지 않다. 질문을 통해 답을 얻고 그 안에서 또 다른 질문을 찾아내고 다시 그 답을 찾아가는 과정이 과학이지만 말처럼 간단하지 않기 때문이다. 9개의 강연 중에서 흥미로웠던 강연은 두 번째 강연인 다니엘 리 교수의 ‘인공지능과 로봇지능’, 그리고 다섯 번째 강연인 조세형 교수의 ‘성’이었다.
‘인공지능과 로봇지능’에 대한 강연에서 다니엘 리 교수는 로봇에 인공지능을 탑재하는 문제에 대해서 다루고 있다. 자연지능이 인간과 동물이 어떻게 생각하고 행동하는가를 의미한다면, 인공지능은 컴퓨터가 스스로 사물인지 방법을 배우거나 터득하는 것을 말한다. 인간과 기계의 차이를 측정하기 위하여 체스, 게임, 바둑 등에서 벌어진 대결에서 이미 기계는 인간을 앞섰음을 보여주고 있다. 이는 머신러닝과 딥러닝을 통해 이루어지는데 이 때 필요한 것이 데이터이다. 그런데 이런 인공지능을 로봇에 탑재할 수 있을까? 강연자는 결론부터 얘기하면 현실세계는 고정되어 있지 않고 끊임없이 변화하기 때문에 어렵다고 말한다. 변화하는 세계를 이해하기 위해서는 방대한 양의 데이터가 있어야 하는데 로봇의 문제는 이러한 데이터 수집비용이 편익에 비해 너무나 높다는 것이다. 또한 AI와 로봇공학을 제대로 하기 위해서는 인간이 어떤 존재인가를 더 잘 이해하여야 하는데, 아직도 우리는 인간에 대해 제대로 알지 못하기 때문에 갈 길이 멀다고 한다. 강연을 읽으면서 ‘도대체 인간이란 무엇일까?’라는 질문이 저절로 떠오를 수밖에 없음을 느꼈다.
조세형 교수는 ‘성: 성이라는 수수께끼’ 강연에서, 생물학자들은 성을 자신을 닮은 어떤 개체를 계속해서 만들어가는 생식의 측면에서 바라보며, 이렇게 볼 때 성이란 서로 다른 두 개체가 가진 유전 정보를 서로 섞는 일이라고 말한다. 무성생식은 세포 안에 있는 유전물질을 복제한 후 그 세포가 자라서 분열하는 세포분열과정을 통해 자신과 동일한 개체를 만들어낸다. 반면에 유성생식은 2개로 구별되는 서로 다른 두 성이 유전정보의 절반씩을 자손에게 전한다. 따라서 유성생식에서는 성 결정과 성 분화라는 별도의 도구들이 필요하며, 이는 시간과 자원이 많이 소요됨을 의미한다. 즉 고비용 저효율이라는 이중비용이 발생한다. 그럼에도 진핵생물들은 유성생식을 진화의 과정에서 선택하고 발전시켜왔는데, 이런 유성생식의 이점이 무엇인지를 강연자는 살펴보고 있다. 그는 자손의 다양성, 해로운 돌연변이의 제거, 종간 경쟁 등 그동안 과학자들이 제기했던 가설들을 통해 유성생식이 가질 수 있는 이점들을 하나하나 따져본다. 하지만 그것들 모두보다도 유성생식이 치루는 이중비용이 훨씬 더 과도하다며, 우리는 아직까지도 확실한 이유를 찾아내지 못했다고 말한다. 역시 ‘도대체 성이란 무엇일까?’라는 질문이 떠오르게 만든다.
다른 강연을 읽으면서는 흥미롭지만 이해가 힘든 부분도 있었다. 예를 들면 ‘시간’이나 ‘무한’과 같은 주제가 그러했다. 그럼에도 강연집은 과학이 우리의 일상과 관계없는 학문으로서만 존재하는 것이 아니라 더 나은 미래를 위해 꼭 필요한 분야라는 것, 그리고 질문을 통해 보다 근원적인 것을 찾아가는 과정이라는 걸 실감할 수 있게 해주었다. 학교 다니면서 부담을 가지고 배웠던 과학에서 벗어나 마음 편히 생각하며 읽을 수 있다는 것이 과학을 새롭게 알아가는 즐거움을 준다.
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eBook 회원 리뷰 (1건)
''이 책은 우리 일상과 떼려야 뗄 수 없는 과학의 중요한 질문들을 주제로 한, 과학재단 KAOS의 2019년 가을 강연 ‘도대체’를 엮은 것이다. 각 분야의 전문가들이 펼친 근원적인 질문들에 대한 답이 담겨 있다.''
10가지 주제에 대한 10가지 분야의 과학자들이 풀어 설명하다보니 과학 전반에 대한 흐름과 이해를 도울 수 있었다.
말미잘, 해파리를 비롯한 몇몇 동물은 영원히 죽지않는 것으로 밝혀졌고, 식사를 제한 할수록(적게 먹을수록) 더 건강하며 노화를 늦출 수 있고, 열도 전류를 흐르게 할 수 있고, 갈수록 늘어나는 데이터 저장 문제와 인공지능에 대한 이야기 등
과학책은 항상 새로운 지식을 더해준다.
한치 앞도 모르는 인간이지만 향후 펼쳐질 미래가 어떤 모습일지 정말 궁금하다.
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