조지프 프리스틀리는 1733년 3월, 조셉이 아직 어렸을 때 사망한 가난한 옷감 수선공의 아들로 태어났다. 집안이 너무 가난해서 조셉은 친척 집에 보내져 살아야 했다. 자기 힘으로 일어선 그는 지역 학교에서 라틴어, 물리학, 철학을 배웠고 이후 무신론 목사가 되었다. 그 이전의 아이작 뉴턴처럼 삼위일체 사상이 말도 안 된다고 믿게 된 그는 유니테리언이라는 종파에 가입했다.  프리스틀리는 곧 실험에 대한 열정을 키웠고 그의 주요 관심사 중 하나는 기체, 즉 그가 공기라고 부르는 것이었다. 수천 년 동안 공기는 깨지지 않는 단일 물질로 여겨졌지만, 프리스틀리가 활동할 무렵 사람들은 공기가 매우 다른 성질을 가진 다양한 물질이라는 사실을 깨닫기 시작했다. 프리스틀리는 리즈의 한 양조장 옆에서 살면서 공기에 대..

80년이 지나 18세기 중반에 이르러 중국 연금술사들이 발견한 화약과 대포는 독창적인 유럽인에 의해 정말 무서운 수준으로 발전했다. 대포가 방어벽을 무너뜨리는 능력으로 위대한 성의 시대는 끝났지만, 종교적 차이로 유럽 전역에서 거의 끊임없는 전쟁이 벌어졌고, 따라서 국가의 운명은 여전히 대포 제조에 달려 있었다. 목표는 더 큰 대포, 더 많은 대포, 그리고 결정적으로 포수의 얼굴에서 폭발하지 않는 대포를 만드는 것이었다. 프랑스와 영국에 포병 학교가 설립되어 기술적으로 우수한 새로운 종류의 무기를 만들었다. 대포를 만들려면 대포를 만드는 데 필요한 금속의 이해가 필요했다. 더 나은 금속의 집착은 광석을 채굴하고 금속으로 만드는 과정에 관한 새로운 관심을 불러일으켰다. 무엇보다도 물질을 이해하려는 다음 단..

이제 1695년, 마지막 연금술사 중 한 명인 헤닉 브랜드의 실험실로 돌아가 보자. 브랜드는 초자연적인 만능 세정제인 전설적인 '현자의 돌'을 마침내 발견하기 직전이라고 믿었다. 브랜드와 같은 연금술사들은 현자의 돌을 열렬히 믿었다. 현자의 돌은 비금속의 불순물을 깨끗이 제거하여 부식되지 않는 가장 순수한 금속인 금으로 바꿀 수 있다고 믿었다.  마찬가지로 이 돌은 사람의 불순물을 깨끗이 제거하여 질병을 없애고 불멸의 순수한 영혼으로 만들 수 있다고 생각했다. 그러니 물리학자 아이작 뉴턴과 같은 의심할 여지없는 천재성을 지닌 사람을 포함해 오랜 세월에 걸쳐 수많은 사람이 이 돌을 찾기 위해 평생을 바친 것은 당연한 일이다. 브랜드는 그런 천재는 아니었지만 매우 단호했다. 이미 첫 번째 부인의 재산을 모두..

'세상은 무엇으로 이루어져 있을까?'라는 질문은 이제 연금술사에게 집착이 되었다. 가장 초기의 연금술은 2천 년 전에 중국에서 만들어졌다. 이것은 아리스토텔레스와 비슷한 세계관에 관한 이해를 기반으로 했다. 불, 나무, 금속, 물의 비율을 달리하여 물질이 서로 다른 성질을 가진다고 이유를 설명했다. 철학적 사색을 즐겼던 그리스인과 달리 중국의 연금술사는 매우 실용적인 방향으로 노력을 집중했다. 늙어 죽는 것을 두려워한 역대 황제의 격려에 힘입어 중국 연금술사는 불로장생의 묘약을 찾기 위해 노력했고, 일부는 이를 마실 수 있는 금으로 묘사했다. 아이러니하게도 그들이 초기에 발견한 것 중 하나가 바로 화약이었는데, 이 화약은 곧 불로장생의 묘약이 되었다. 12세기에 이르러 화약 제조법은 많은 연금술적 신념과..

그리스인, 특히 웃는 철학자 '조롱하는 자' 데모크리토스로부터 시작하자. 데모크리토스는 기원전 460년경 트라키아에서 태어났다. 젊은 시절 데모크리토스는 아버지로부터 막대한 재산을 물려받았고, 그 돈으로 여행하면서 세계 경험의 폭을 넓히는 데 사용했다. 그는 아시아, 중동, 이집트 등지로 여행을 떠났다. 그 과정에서 수학에 대한 애정과 지식, 그리고 철저하게 유물론적이고 결정론적인 세계관을 갖게 되었다.  데모크리토스는 자연법칙만 알면 모든 것을 자연법칙으로 설명할 수 있다고 믿었다.  전설에 따르면 데모크리토스는 집에 앉아 있다가 하인이 계단으로 나르는 신선한 빵 한 덩어리에서 냄새를 맡았다고 한다. 그는 어떻게 빵 냄새를 맡을 수 있는지 궁금해하다가 빵의 미세한 입자가 공기 중으로 빠져나가는 것이 틀..

세상이 무엇으로 이루어져 있는지 이해하는 것은 겉으로 보기에는 다소 난해한 탐구처럼 보일 수 있다. 하지만 이 탐구는 실제로 가장 큰 결과를 가져온 것으로 느껴진다. 플라스틱, 비료, 자동차, 컴퓨터, 인터넷, 유전공학, 휴대전화, GPS 등은 모두, 적어도 부분적으로는 이 질문에 답하기 위한 시도에서 비롯된 것이다. 이 모든 물질의 중심에는 고체, 액체, 기체 등 모든 물질이 궁극적으로 무수히 많은 작은 입자들로 구성되어 있다는 인식이 자리 잡고 있다. 원자라고 불리는 더 작은 단위로 구성된 분자가 화학 결합으로 결합하여 단순 화합물 또는 복합 화합물을 형성하거나 단독 원자 자체로 구성된다. 원자와 분자 사이의 상호작용은 화학의 모든 기초를 형성한다. 하지만, 과학자들은 역설적으로 물질(matter) ..

허블 우주망원경은 갈릴레오의 발사체 역학을 이해하고, 케플러의 행성 운동 법칙, 뉴턴의 중력에 대한 정의를 실용적으로 활용할 수 있었기 때문에 궤도에 올려놓을 수 있었다. 하지만, 이 망원경과 다른 우주를 구성하는 물질을 측정하는 장치가 밝혀낸 것은 한때 이러한 법칙이 제시했던 것처럼 간단하지 않다. 1916년에 발표된 아인슈타인의 《일반 상대성 이론》은 시간과 공간, 중력이 우주 전체에서 휘어질 수 있다는 것을 설명하였다. 그리고 그것만으로는 충분하지 않다는 듯 오늘날의 우주론자들은 빛이 나오지 않는 블랙홀의 존재를 쉽게 받아들이고, 11차원의 시공간이 필요하다고 보고, 초끈 이론, 막 이론, 평행 우주, 암흑 물질, 그리고 아무도 그 실체를 알지 못하지만 그런데도 존재해야 하는 암흑 에너지를 말한다...

18세기 중반은 천문학의 영광스러운 시기였다. 경도 문제에 대한 해답을 찾기 위해 별을 연구하는 데 많은 돈을 쏟아부었다. 왕립천문대는 번창했고, 오늘날 ‘미친 왕 조지’로 더 잘 알려진 조지 3세는 과학의 열렬한 지지자였다. 망원경은 점점 더 커졌고 태양계도 커졌다. 조지 왕은 미국 독립전쟁에서 식민지를 잃고 씁쓸해했지만, 1781년 천문학자 윌리엄 허셜이 새로운 행성을 발견하고, 자신의 후원자를 기리기 위해 ‘조지의 별’이라는 이름을 붙이면서 어느 정도 보상을 받았다. 그러나 이 이름은 전 세계적으로 큰 인기를 끌지 못했고, 1800년대 중반에 이르러 독일 천문학자가 그리스 신화에 나오는 크로노스(토성에 해당)의 아버지 이름을 따서 제안한 ‘천왕성’으로 결정되었다. 그 무렵, 1846년에 또 다른 행..