의 작가 브라이언 그린이 안내하는 시간과 공간의 세계. 칸트는 인간의 사고(思考)가 시간과 공간을 떠날 수 없다고 했지만, 현대물리학은 그러한 한계에 도전하여 과연 시간의 본질은 무엇인지, 공간은 어떻게 구성되어 있는지 질문한다.
이 책은 시간과 공간, 우주에 대해 인간이 알고 있는 것, 그리고 아직 알지 못하는 것이 무엇인가까지 정리해 놓고 있다. 뉴턴이 ‘회전하는 물통’을 통해 어떻게 절대적 시간과 공간을 떠올렸는지, 아인슈타인이 그 두 개념을 어떻게 하나로 통합했는지, 그리고 끈이론과 우주론은 어떤 해답을 제시하는지 등 최신 이론 물리학의 다양한 개념들이 수학적 개념을 빌리지 않고 일반 독자들을 위해 차근차근 구체적으로 설명되고 있다.

Ⅰ. 진리의 각축장

제1장 진리로 가는 길 : 시간과 공간은 왜 지금과 같은 모습을 하고 있는가?
고전적 실체
상대론적 실체
양자적 실체
우주론적 실체
통일된 실체
과거와 미래의 실체
차세대의 시간과 공간

제2장 회전하는 물통과 우주
: 공간은 물리적 실체인가? 아니면 인간의 상상력이 만들어 낸 추상적 개념인가?
아인슈타인 이전의 상대성이론
회전하는 물통
스페이스 잼(space jam)
마흐(Mach) - 공간의 의미
마흐, 운동, 그리고 별
마흐와 뉴턴의 대립

제3장 상대성과 절대성
: 시공간은 아인슈타인이 만들어 낸 추상적 개념인가? 아니면 실재하는 물리적 실체인가?
공간은 정말로 비어 있는가?
상대적 공간과 상대적 시간
미묘하지만 해롭지는 않은 존재
그렇다면 물통실험은 어떻게 되는가?
시간과 공간을 조각하다
시간단면도 기울이기
특수상대성이론은 회전하는 물통을 어떻게 설명하는가?
오래된 질문, 그리고 중력
중력과 가속운동의 등가원리
왜곡(warps) 또는 휘어짐, 그리고 중력
일반상대성이론과 회전하는 물통
2000년대의 시공간

제4장 얽혀 있는 공간
: 양자적 우주에서 서로 분리되어 있다는 것은 무엇을 의미하는가?
양자적 세계
붉은색과 푸른색
파동을 쏘다
확률과 물리법칙
아인슈타인과 양자역학
하이젠베르크와 불확정성원리
아인슈타인과 불확정성, 그리고 진리를 향한 여정
양자적 해답
벨(Bell)과 스핀
실체를 검증하다
각도를 이용하여 천사의 수를 헤아리다
연기 없이 타는 불
양자적 얽힘과 특수상대성이론 : 표준적 관점
양자적 얽힘과 특수상대성이론 : 상반된 관점
어떤 결론을 내려야 하는가?


Ⅱ. 시간과 경험

제5장 얼어붙은 강 : 시간은 정말로 흐르고 있는가?
시간과 경험
시간은 정말로 흐르고 있는가?
끈질긴 환영 - 과거, 현재, 미래
경험과 시간의 흐름

제6장 우연과 화살 : 시간은 방향성을 갖고 있는가?
수수께끼
과거와 미래 - 물리학의 기본 법칙들
시간되짚기 대칭(time-reversal symmetry)
날아가는 테니스공과 깨진 계란
원리와 실제의 차이
엔트로피
엔트로피와 열역학 제2법칙, 그리고 시간의 방향성
엔트로피 : 과거와 미래
수학에 순종하기
궁지에 몰리다
관망하기
계란과 닭, 그리고 빅뱅(big bang)
엔트로피와 중력
결정적인 압력
아직도 풀리지 않은 수수께끼

제7장 시간과 양자 : 양자의 세계에서 시간의 본질을 추적하다
양자적 과거
오즈(Oz)로 가는 길
선택
과거 골라내기
수정된 과거
과거 지우기
과거 만들기
양자역학과 경험의 세계
양자적 관측의 수수께끼
양자적 실체와 양자적 관측
결어긋남(decoherence)과 양자적 실체
양자역학과 시간의 방향


Ⅲ. 시공간과 우주론

제8장 눈송이와 시공간 : 우주의 대칭성과 진화
대칭성과 물리법칙
대칭성과 시간
공간 늘이기
팽창하는 우주 속의 시간
팽창우주의 미묘한 특성
우주론과 대칭성, 그리고 공간의 형태
우주론과 시공간
다른 모양의 우주
우주론과 대칭성

제9장 증발된 진공 : 열과 무, 그리고 통일
열과 대칭성
힘과 물질, 그리고 힉스장
차가운 우주 속에 존재하는 장
힉스의 바다와 질량의 근원
물리법칙의 통일
대통일(grand unification)
에테르(aether)로 되돌아가다
엔트로피와 시간

제10장 빅뱅의 재구성 : 무엇이 폭발했는가?
아인슈타인과 밀어내는 중력
뛰는 개구리와 과냉각된 우주
인플레이션
인플레이션의 구조
인플레이션과 지평선 문제(horizon problem)
인플레이션과 평평성 문제(flatness problem)
진보와 예견
암흑물질의 존재를 예견하다
도망가는 우주
잃어버린 70%
수수께끼와 진보

제11장 다이아몬드를 가진 하늘의 양자
: 인플라톤과 양자적 요동 그리고 시간의 일방통행
우주공간에 새겨진 양자적 문자
우주론의 전성시대
우주의 창조
인플레이션, 매끈함(smoothness), 그리고 시간의 방향성
엔트로피와 인플레이션
볼츠만으로 되돌아가다
인플레이션과 계란
끈적거리는 연고 속에서 날아가기


Ⅳ. 근원과 통일

제12장 끈 위의 세계 : 끈 이론이 말하는 시공간의 구조
양자적 요동과 텅 빈 공간
양자적 요동과 불일치
무엇이 문제인가?
해답으로 가는 미심쩍은 길
끈이론의 1차 혁명기
끈이론과 물리법칙의 통일
끈이론이 들어맞는 이유는 무엇인가?
초미세 영역에서 바라본 시공간의 구조
점(point)보다 분명한 끈(string)
끈이론이 말하는 입자의 특성
너무 많은 진동패턴
높은 차원에서의 통일
숨어 있는 차원
초끈이론과 숨겨진 차원
숨어 있는 차원의 형태
초끈이론과 여분의 차원
끈이론이 말하는 우주의 구조

제13장 막(Brane) 위의 우주 : M-이론이 예견하는 시간과 공간
끈이론의 제2차 혁명기
변환의 위력
11차원
브레인(brane, 막膜)
브레인세계(braneworld)
끈끈한 브레인과 진동하는 끈
우리의 우주는 브레인인가?
중력, 그리고 거대한 여분차원
거대한 여분차원과 거대한 끈
끈이론과 실험의 만남?
브레인세계 우주론
주기적 우주론
간단한 평가
새로운 개념의 시공간


Ⅴ. 실체와 상상의 세계

제14장 이상과 현실 : 실험을 통해 시간과 공간의 실체를 규명하다
그물에 걸린 아인슈타인
파동 따라잡기
여분의 차원을 찾아서
힉스장과 초대칭, 그리고 끈이론
우주의 기원
암흑물질과 암흑에너지, 그리고 우주의 미래
시간과 공간

제15장 순간이동과 타임머신 : 시간과 공간을 마음대로 넘나들 수 있을까?
양자세계에서의 순간이동
양자적 얽힘과 양자적 순간이동
현실적인 물체의 순간이동
시간여행의 수수께끼
수수께끼의 재고
자유의지와 다중우주, 그리고 시간여행
과거로의 시간여행은 과연 가능한가?
웜홀 타임머신의 설계도
웜홀 타임머신 만들기
우주적 호기심

제16장 암시적인 미래 : 시간과 공간의 전망
시간과 공간은 과연 근본적인 개념인가?
양자적 평균
번역된 기하학
블랙홀 엔트로피
우주는 홀로그램인가?
시공간의 구성요소
내부와 외부의 공간

후주
용어해설
역자후기
찾아보기

브라이언 그린 지음, 박병철 옮김