물리학이 좋아지는 생활 속 물리 이야기!
언제나 어디서나 ‘물리학 쉽게 읽기’
물리를 떠나서 살 수 없는 당신에게
추운 겨울날 아침, 침대에서 겨우 몸을 일으켜 화장실로 향한다. 변기에 앉자마자 그 차가움에 화들짝 놀라며 어제 사 둬야지 했던 따뜻하고 폭신폭신한 변기 커버가 떠오른다. 겨울이면 변기 커버가 반가운 이유는 뭘까?
1905년, 한 특허청 공무원이 사무실에서 일과를 마치면 아내와 한 살배기 아들이 있는 집으로 돌아가는 시간을 보냈다. 그는 단 1년 사이에 기존의 물리학뿐만 아니라 세상을 바꿔 놓을 혁명적인 논문을 써 내려갔다. 우리가 알고 있는 천재 아인슈타인의 이야기이다. 우리는 그가 말한 유명한 공식이 뭔지도 안다. 바로 E=mc². 그런데 이 공식은 도대체 무슨 뜻일까?
과학 수업 중에서 유난히 물리학이 어려웠던 사람일지라도, 차가운 변기가 주는 불편함을 느껴 봤을 것이고, 아이슈타인 하면 떠오르는 공식은 그 뜻은 모르더라도 아주 익숙할 것이다. 멀게만 느껴지는 물리학이지만 우리가 하는 모든 일은 물리의 영향을 받고 있으며, 자신도 모르는 사이에 물리학적 질문이 떠오르기도 한다. 일상에서 문득 아주 작은 물리학적 호기심이 생겼다면, 지금 바로 《물리학 쉽게 읽기》를 추천한다.
당신도 시작할 수 있는 물리학 입문서!
물리학은 축구나 패션처럼 인간의 활동이고, 물리학자 역시 우리와 같은 인간이다. 물리학이란 그저 우리가 사는 세계를 설명하고 예측하려는 실용적인 학문일 뿐, 물리학에 주눅 들지 말자고 격려하며 《물리학 쉽게 읽기》가 시작된다.
저자는 물리학이 정확히 무엇인지부터 시작해 오늘날 우리가 이 자리에 있기까지의 과정을 이해할 수 있도록 2,500여 년에 걸친 물리학 역사를 핵심만 콕 짚어 준다. 그리고 물리학 하면 떠오르는 힘, 에너지와 동력, 운동량, 열과 물질, 파동, 전기, 상대성, 양자 물리학, 우주 등 중요한 키워드를 중심으로 생활 속 물리학 법칙과 물리학 이야기를 알기 쉽게 설명해 준다.
특히 생활 속 물리 현상에 대해 물리학자처럼 머릿속에서 실험하고 증명하는 ‘생각 실험’을 익히고 물리학 법칙도 배울 수 있다. 벽에 들이 받아도 쭈그러지지 않는 상상 속 자동차로 운전하여 운동 에너지를 계산하고, 아인슈타인에게 생각 실험을 시켜서 광자의 운동을 관찰하며 상대성 원리를 깨우친다. 그렇지만, 프랭클린처럼 정전기를 연구한다고 해서 벼락 치는 비 오는 날에 연을 날리는 생각 실험은 아예 못하도록 말린다.
영화 <좋은 놈, 나쁜 놈, 추한 놈>에서 클린트 이스트우드가 권총을 쏘는 모습에 어떤 옥의 티가 있었는지, 구급차가 다가올 때와 멀어질 때에는 사이렌 소리가 왜 다르게 들리는지, 우리도 과연 해리포터처럼 순간 이동을 할 수 있는지 등 《물리학 쉽게 읽기》를 읽는 동안 일상의 물리학적 궁금증이 풀려 나가고, 아름답고 이상한 이 세계를 탐구하는 즐거움을 발견하며 물리학의 세계로 발을 내딛게 될 것이다.
● 책 속에서
우주에서 벌어지는 거의 모든 일과 우리가 알고 있는 모든 법칙을 설명해 준다고 생각되는, 가장 심오한 법칙을 찾아내려는 우리의 시도 중에서 최고의 것들은 바로 지금도 종이 한 장에 수학 기호로 표현할 수 있다.
물리학의 목표 하나는 종이 한 장 분량의 수학 기호를 더 줄여서, 모든 것을 설명하는 한 줄의 수학 기호로 만드는 일이다. 또 하나의 목표는 그것이 정곡을 찌르게 만드는 것이다.
- <줄여 쓴 물리학의 역사> 중에서
무협 영화 <와호장룡>에서 등장인물은 물리학 법칙을 깨뜨릴 수 있다. 그래서 싸우면서 공중으로 떠오르기도 하고 날아가기도 하는 등 갖가지 화려한 장면이 만들어진다. 어느 장면에서 반항아 여주인공 옥교룡(장쯔이 분)이 식당에서 점심을 먹으려다 어느 건장한 남자의 공격을 받는다. 옥교룡은 달려드는 남자를 앉은 자리에서 왼손으로 막아 낸다. 힘껏 다리를 버티고 서서 막아 낸 것도 아니지만 남자는 그대로 튕겨나간다. 그러는 내내 그녀는 오른손으로 찻잔을 들고 있는데, 놀랍게도 한 방울도 흘리지 않는다.
그녀의 동작은 능숙하기는 해도 분명 불가능하다. 왜 그럴까? 공격한 남자는 그녀가 공격을 막아 내기 전이나 후나 똑같은 양의 운동 에너지를 지니고 있다. 튕겨 나가기 때문에 그의 에너지는 그대로 보존된다. 이 부분은 이치에 맞다. 그렇지만 물리학의 법칙 중 뭔가는 깨졌다. 그렇지 않다면 아마도 지금쯤은 어떤 영리한 플라이급 권투 선수가 옥교룡의 방어 무공 몇 가지를 배워 헤비급 세계 챔피언 자리에 등극했을 것이다.
- <운동량> 중에서
이윽고 최초의 상업 발전소가 세워졌다. 그러나 전기 시대가 제대로 시작한 건 아니었다. 한 사람, 토머스 에디슨이 모든 것을 틀어쥐고 있었다. 그 역시 수학에 뛰어나지 않았다는 점도 한 가지 이유였다. 그가 수많은 특허를 소유하면서 직류를 가지고 돈을 많이 벌었다는 사실 또한 한 가지 이유였다. 직류로 잘 살고 있었는데 교류 때문에 흔들리고 싶지 않았던 것이다.
에디슨은 사람들에게 교류가 위험하다는 인상을 심어 주려고 갖가지 묘책을 짜냈고, 그러면서 코끼리에게 전기 충격을 주기까지 했다. 그는 또 니콜라 테슬라를 이용하고 무시했으며, 덕분에 테슬라는 에디슨의 회사에서 도랑 파는 일을 했다. 하지만 테슬라는 천재였다. 그가 만년에 제안한 ‘죽음의 광선’을 비롯하여 여러 이상한 기계는 아무도 만들려고 하지 않았지만, 그가 꼼꼼한 계산을 바탕으로 설계한(교류는 직류보다 훨씬 복잡하다!) 전동기, 발전기, 송전 장치 같은 교류 체제는 전 세계에 걸쳐 직류 체제를 밀어내고 확고히 자리를 잡았다. (교류에게 밀리기는 했지만) 다른 특허를 많이 소유하고 있는 데다 부업으로 해적판 영화 사업까지 시작한 에디슨은 결국 그냥 부자가 됐다.(그리고 전구를 발명한 사람으로 유명해졌지만 사실 전구는 그가 발명한 게 아니다.)
- <전기> 중에서
양자 물리학에서는 사물이 너무나 이상해 보여서 의미라는 걸 찾아내기가 어렵다. 두 개의 틈 모두를 통과하는 파동이자 한 개를 통과하는 입자이기도 하다는 것은 도대체 어떤 의미일까? 입자가 어디 있는지 또 얼마나 빨리 움직이고 있는지를 절대로 확실하게 알 수 없다는 말은 무슨 뜻일까? …… 물론 양자 물리학과 관련하여 우리의 문제점은 결국 그 역사가 1백 년밖에 되지 않아 아직 거기에 익숙하지 않은 사람이 많다는 데에 있는지도 모른다. 어쩌면 아직 발에 적응되지 않은 새 신과 같은 것일지도 모른다. 어쨌거나 세상은 둥글고 태양을 중심으로 돌아가고 있다는 사실을 대부분의 사람들이 받아들이기까지 여러 세기가 걸렸다. 항공기 마일리지가 쌓이고 우주여행이 시작되기 전에도 그에 대한 증거를 쉽게 얻어 낼 수 있었는데도 그랬다.(예를 들면 세상이 평평하다면 수평선 위로 배가 나타날 때 작디작은 점 한 개가 점점 커지는 것처럼 보일 것이다. 그러나 실제로는 돛대가 먼저 보이고 차츰 그 나머지가 나타난다.)
- <양자 물리학> 중에서
