[목 차]
모든 생물은 방사성이다ㆍ14
방사성이 없는 술은 불법ㆍ16
온실효과는 나쁜 것?ㆍ18
전기차보다 비싼 배터리ㆍ20
쓰나미에서 살아남는 법ㆍ22
레이저는 누가 만들었을까ㆍ24
열 감지 최종병기, 입술ㆍ26
살무사와 스팅거 미사일의 공통점ㆍ28
MRI 안에 핵 있다ㆍ30
보톡스는 플루토늄보다 독성이 강하다ㆍ32
암에 걸리게 하는 방사선의 양ㆍ34
바이오 연료ㆍ36
태양 에너지ㆍ38
첩보 위성ㆍ40
컴퓨터의 크기와 생각의 속도ㆍ42
액체 수소 연료ㆍ44
과연 외계인은 지구에 왔었을까?ㆍ46
시각의 신비ㆍ48
지진에 의해 발생하는 파동ㆍ50
지구의 속도ㆍ52
전자의 멈추지 않는 스핀ㆍ54
과연 건전지는 싼 것일까?ㆍ56
고대의 원자로ㆍ58
전기가 먹는 석탄의 양ㆍ60
우리가 석유를 사랑하는 이유ㆍ62
유성의 운동 에너지ㆍ64
헬륨 풍선에도 방사선이 있어?ㆍ66
스리마일 섬 사고ㆍ68
방사능 사고와 공포 조장ㆍ70
덴버는 가장 위험한 방사능 유출지역?ㆍ72
폭풍 해일ㆍ74
어메이징 그래비티ㆍ76
우주비행에 필요한 에너지는?ㆍ78
로켓보다 빠른 수소ㆍ80
반물질ㆍ82
하얗게 보인다고 깨끗한 건 아니다ㆍ84
16퍼센트만 빛나는 백열전구ㆍ86
지각의 단열효과ㆍ88
지열 에너지ㆍ90
다이아몬드보다 더 예쁜 큐빅ㆍ92
빛의 속도ㆍ94
오존ㆍ96
풍력 에너지ㆍ98
에디슨과 테슬라의 전기 싸움ㆍ100
군사기밀이었던 나침반ㆍ102
불규칙한 자기극ㆍ104
지구 온난화ㆍ106
그 별이 정말 거기에 있을까?ㆍ108
허리케인ㆍ110
별에서 온 우리ㆍ112
유기농 채소가 더 위험하다ㆍ114
우주ㆍ116
우주여행은 가능할까?ㆍ118
임계질량ㆍ120
폭탄 제조ㆍ122
우라늄 폭탄과 플루토늄 폭탄ㆍ124
The Earthㆍ4126
명왕성은 과연 행성이 아닐까?ㆍ128
지구의 회전 운동ㆍ130
전기차의 실패는 과학자탓ㆍ132
주유하고 충전하는 데 드는 에너지의 양은?ㆍ134
TNT보다 강력한 초콜릿ㆍ136
말보다 느린 태양전지 자동차ㆍ138
거울과 홀로그램ㆍ140
파력ㆍ142
[본 문]
이 책은 그저 샌님이나 괴짜들을 위한 물리학이 아니라 인생을 사랑하고 삶을 주도하고자 하는 사람들을 위한 물리학이기도 하다. 딱 한 가지 이 책을 읽고 곤란해질 일이 생기긴 할 것이다. 바로 점점 더 물리학에 대해 궁금해지고 여러 물리학 주제를 통달하고 싶어질 거라는 점이다. 어쩌면 과학자, 엔지니어, 아니면 물리학자가 되고 싶어질지도 모르겠다. 그렇다. 물리학은 정말 중독성이 강하다.
여러분은 오늘날 세계에서 손꼽히는 기술 선진국에 살고 있다. 한국은 에너지 안보에서 기후 변화, IT에서 기초과학 분야의 이슈에 이르기까지 많은 도전적인 기술적 과제들을 다루고 있다. 여러분은 굉장한 시기에 대단한 장소에 있는 셈이다. 멋지고 흥미로운 기회가 여러분 앞에 놓여 있다. 자그마한 물리학 지식이 그러한 것을 이해하는 열쇠가 될 것이고 그런 이해는 바로 세상을 바꾸는 변화에 참여하고 만들어가는 바탕이 될 것이다.
- ‘한국의 청소년 독자에게’ 中
미국 정부는 사람이 마시는 알코올은 반드시 곡물, 포도, 과일과 같은 천연원료로 만들어야 한다고 결정했다. 이 규제는 석유로 만든 알코올을 배제하기 위한 것이다. 사실 석유로 알코올을 만들어도 천연알코올과 화학적으로 동일하고 안전하며 맛도 똑같다. 그런데 왜 이런 규제를 만들었을까? 이유는 역사와 관계 있는데, 알코올 값을 비싸게 유지하고, 주류 사업의 경쟁자를 줄이기 위해서다.
화학적으로 차이가 없다면 어떻게 천연알코올과 석유로 만든 알코올을 구분할 수 있을까? 미국 연방 알코올·담배·총기국(BATF)에서는 한 가지 믿을 만한 방법, 방사능 측정을 사용한다.
천연알코올을 이루고 있는 탄소는 식물에서 온 것이고, 식물은 대기 중의 이산화탄소에서 탄소를 얻는다. 앞서 설명한 것처럼 대기 중의 이산화탄소는 우주에서 오는 우주선의 영향으로 방사성을 띠게 된다. 우주선은 질소분자와 충돌해서 방사성 탄소인 C-14로 바뀐다. 방사성 탄소는 대기 중의 탄소 원자 10억 개 중 하나밖에 안 되지만 그 정도면 측정하기에는 충분한 양이다(나는 현재 C-14를 측정하는 가장 민감한 방법인 가속 질량 분석기를 발명했다).
석유도 물론 대기 중의 탄소에서 만들어졌지만 땅속에 묻혀 수억 년 동안 격리되어 있었다. 방사성 탄소의 반감기는 5,700년이므로 1억 년 후에는 C-14원자는 거의 하나도 남지 않게 된다. 그래서 방사성이 없다는 것은 석유로 만든 알코올이라는 꼼짝할 수 없는 증거다.
사실 주류밀매상이 C-14를 구해서 불법 주류에 첨가할 수도 있다. 하지만 그런 건 주류밀매상이 시도해 볼 법한 수준을 넘어서는 것이다.
-‘방사성이 없는 술은 불법’ 16쪽
일반 전구의 필라멘트에서 나오는 빛의 84퍼센트는 눈에 보이지 않는 열방사, 즉 적외선이다. 전구는 필라멘트가 뜨거울수록 더 효율이 좋다. (효율이 좋다는 것은 에너지 중 더 많은 부분이 가시광선으로 나온다는 뜻이다.) 할로겐 램프가 더 밝지만 또한 위험한 것도 온도가 더 높기 때문이다. 게다가 필라멘트가 뜨거울수록 전구는 더욱 빠르게 타 버린다. 사실 필라멘트는 타는 것이 아니라 필라멘트의 금속 성분이 고온에 조금씩 증발하는 것이다. 어느 정도 금속이 증발하고 나면 필라멘트는 끊어진다.
아이러니하게도 ‘수명이 긴’ 텅스텐 전구라고 파는 것들은 필라멘트의 온도를 낮게 만든 것이다. 즉 효율이 더 안 좋다는 얘기다. 텅스텐 전구의 빛은 약 90퍼센트 이상이 눈에 보이지 않는다. (낭비되는 셈이다. 적어도 사람 눈으로 보기엔…….)
사실 온도를 올리지 않고도 효율을 훨씬 높게 만들 수 있다. 형광등은 전구의 3분의 1 정도의 에너지로 같은 양의 빛을 만들어 낸다. 발광다이오드(LED)도 비슷한 정도로 효율이 높으며 요즘에는 손전등에도 널리 쓰이고 있다.
-‘16퍼센트만 빛나는 백열전구’ 86쪽
UC버클리 재학생이 선정한 최고 명강의!
세계적 물리학자이자 오바마 대통령의 과학선생님
리처드 뮬러가 들려주는 놀랍고 유쾌한 물리 이야기!
▶ 내용 소개
“헬륨 풍선도 방사성? 유기농 채소는 농약으로 키운 채소보다 더 독하다고?”
역설과 모순으로 가득한 놀라운 물리학의 세계!
헬륨 풍선에 주입하는 헬륨가스가 방사성이라면, 헬륨 풍선도 위험한 걸까? 유기농 채소는 과연 몸에 좋은 것일까? 《대통령을 위한 물리학》과 《대통령을 위한 에너지 강의》로 국내에서도 수많은 독자층을 확보하고 있는 UC버클리 물리학 교수 리처드 뮬러가 이번엔 청소년 독자들을 위한 신간 『리처드 뮬러의 그림으로 배우는 물리학』을 출간했다. 그동안 도발적인 질문으로 과학계는 물론 정치계까지 술렁이게 만들었던 화제의 물리학자, 리처드 뮬러가 중고등학생들도 이해할 수 있도록 만든 유쾌하고 간결한 과학교양서다.
우선 헬륨 풍선에 대한 오해를 풀어보자. 우라늄과 토륨이 붕괴할 때는 ‘알파선’이라고 부르는 방사선을 방출한다. 알파선은 사실 2개의 양성자와 2개의 중성자가 뭉쳐 있는 입자다. 이 알파선의 속도가 줄어들면 2개의 전자를 끌어와 궤도를 돌게 만들어서 헬륨 원자가 된다. 이 가스는 오일 포켓에 쌓이는 경향이 있는데, 석유를 시추할 때 이 헬륨가스가 함께 밖으로 나오게 된다. 이게 바로 파티용 풍선에 주입하는 헬륨의 공급원이다. 모든 핵폐기물이 위험한 것은 아니듯 우라늄과 토륨 그 자체는 방사성이 없으니 헬륨 풍선에 겁먹을 필요는 없다.
우리가 건강식품으로 애용하는 유기농 채소에 대한 물리학자의 시선도 매우 흥미롭다. 유기농 식품은 화학 비료 없이 길러진다. 따라서 ‘자연 저항력’을 갖춘 식물만이 살아남는데, 이는 곧 식물 스스로 생화학 무기, 즉 독소를 만들어낸다는 것을 의미한다. 그리고 이 독소 농도는 사람을 죽일 정도는 아니지만 암을 유발할 수 있다. 식물이 만들어낸 천연 살충제가 인공 살충제보다 발암성이 수천 배나 높다는 것이다. 이 유기농 식품의 살충제는 농산물의 일부여서 씻기지도 않는다.
도발적이고 유쾌한 과학 질문 그리고 유머러스한 그림으로 과학 호기심이 쑥쑥!
책을 읽는 동안 어느새 과학에 매료된다!
- 합법적인 술은 모두 방사성이다.
- 흰색보다 더 하얀 옷은 그렇게 ‘보이는’ 것뿐이다.
- 쓰나미가 닥쳐도 살아남을 시간은 충분하다.
- 반물질은 결코 공상과학이 아니다. 우리 가까이에 있다.
- 전기차는 미래의 자동차가 되기 힘들다.
이처럼 『리처드 뮬러의 그림으로 배우는 물리학』은 우리의 과학 상식을 깨뜨리면서 호기심을 유발하는 65가지의 물리 이야기를, 위트 있고 재치 넘치는 그림과 함께 소개한다.
“나는 어렸을 때 《리플리의 믿거나 말거나》(신문 만화가 출신의 미국 모험가 로버트 리플리(Robert Leroy Ripley, 1893~1949)가 35년간 전 세계 198개국에서 수집한 기묘한 사실들을 모은 방대한 컬렉션)를 무척 좋아했었다.”
리처드 뮬러의 말이다. 어릴 적 기질을 그대로 간직한 뮬러는 어른이 되어 기묘한 과학적 사실을 재미있게 글로 풀어냈다. 이 책은 《리플리의 믿거나 말거나》만큼 신기하지만 다른 점이 있다. 바로 실제 물리학자가 우리가 진실이라고 알고 있었던 사실을 완전히 뒤집으며 과학적인 설명을 덧붙이고 있다는 점이다.
과학은 과학일 뿐 오해하지 말자!
UC버클리 최고 명강의 교수의 청소년을 위한 쉽고 재미있는 물리 강의
그리고 한국의 청소년 독자에게 전하는 특별한 메시지!
이 책에 실린 유쾌한 물리 이야기는 과학 분야 베스트셀러인 『대통령을 위한 물리학』과 동명의 강의에서 발췌한 것이다. 리처드 뮬러는 여러 저서를 통해 우리가 지금껏 알고 있던 과학 상식이 완전히 잘못되었음을 지적하며, 큰 화제를 불러 일으켰다. 지구 온난화를 막기 위한 탄소 배출권제나 원자력 발전소 같은 민감한 사안에 대해서도 과감한 발언을 서슴지 않았는데, 그가 그렇게 거침없이 주장을 펼칠 수 있었던 것은 그가 ‘과학자’였기 때문이다.
“물리학은 정치와는 상관없는 학문이다. 더 이상 정치권에서 지구 온난화를 놓고 분쟁하지 않고 과학에 집중하기를 바란다. 토론하느라 열을 낼 것이 아니라 지구 온난화 현상으로 인한 피해를 어떻게 막을 것인지 고민한다면 현실은 더 나아질 것이다.”
그는 아직 가치관이 확립되지 않는 청소년들이 어른들의 주장과 판단에 좌우되는 것을 우려하며, 가치가 아니라 과학 이슈를 과학적 시각으로 먼저 보아야 한다고 말한다. 그것이 세계적 물리학자가 굳이 청소년을 대상으로 책을 재편성하고 싶었던 이유이기도 하다. 그리고 특별히 한국어판에는 한국의 청소년 독자들을 위한 ‘한국어판 서문’과 메시지를 남기기도 했다.
UC버클리 최고 명강의 영예를 안은 교수인 만큼 그의 지식 전달력과 유머가 빛을 발하는 이 책은 청소년 독자들을 과학에 매료시키게 만들 것이다. 또한 초콜릿이 TNT보다 열량이 높다는 놀라운 사실이나 어린아이들도 폭탄을 만들 수 있다는 무시무시한 이야기에 이르기까지 페이지마다 펼쳐지는 폭로에 손에서 책을 놓을 수 없다. 독자들은 킬킬거리며 웃는 동안 자신도 모르는 사이에 과학 지식을 흡수하게 되고 곧 과학, 특히 물리학에 중독될 것이다.