[목 차]
프롤로그 모두가 알았으면 좋겠다. 과학이 얼마나 재미있었는지.
[Part 1. 모든 과학의 기초: 물리]
01. 뉴턴의 운동 법칙, 300년 동안 뉴턴을 배우는 이유
일상 속 과학의 쓸모 46년째 비행 중인 보이저호의 비밀
KTX에 안전벨트가 없는 이유
상자 속에 떠 있는 드론은 몇 그램일까?
02. 열역학, 엔트로피 가장 쉽게 이해하기
당신은 '일'을 하지 않았다
롤러코스터가 가진 에너지들
자동차 발명의 시작
물은 결국 식는다
무질서, 가장 자연적인 현상
03. 전자기학, 당신이 쓰는 전기는 자석에서 온다
호박을 문질렀을 뿐인데
전구에 불이 들어오는 순간
닮은 듯, 다른 전기력과 자기력
전기와 자기는 늘 붙어다니는 쌍둥이
교통카드에는 왜 배터리가 없을까?
고전물리학의 정점을 찍다
04. 양자역학과 상대성이론, 과학 천재들이 쌓아 올린 두 기둥
반전의 반전, 빛의 정체를 찾아서
빛과 전자의 두 가지 얼굴
세계 최고 두뇌들의 발견, 양자역학
영화에 등장하는 '상대성이론' 바로 알기
시공간이 휘어 있다?
[Part 2. 세상을 이루는 숨은 퍼즐: 화학]
05. 원자, 가장 작은 것을 향한 여정
세상은 무엇으로 이루어졌을까?
엄청 작은 알갱이 파헤치기
만물을 만드는 재료, 주기율표에 담다
06. 화학 결합, 소금은 부서지고 금은 빛나는 이유
우리는 어떻게 지금 모습으로 있을 수 있을까?
덩어리 소금의 특징
금이 반짝이는 이유
산소, 물, 단백질의 탄생 비밀
07. 화학 반응, 배터리에 관한 최소한의 지식
속 쓰릴 때 제산제를 먹는 이유
깎은 사과는 왜 갈색으로 변할까?
화학 에너지를 전기 에너지로 바꾸다
전기차에도 쓰이는 2차 전지
[Part 3. 이유 없는 생명은 없다: 생명과학]
08. 진화, 원숭이는 사람이 될 수 없다
옥수수와 바나나가 개량 음식이라고?
200만 종을 분류하는 방법
생명의 기원을 찾아서
돌연변이가 나타났다
진화론의 네 가지 오해를 Q&A로 풀어보다
09. 유전, 당신이 부모와 다른 이유
자녀는 부모를 얼마나 닮을까?
완두콩으로 알아보는 유전의 법칙
혈액형, 지능, 암, 유전이다 vs 아니다
[Part 4. 우주에서 찾아보는 우리들의 미래: 지구과학]
10. 지구, 알수록 소중한 나의 행성
슈퍼노바, 그리고 지구의 탄생
46억 년 지구의 역사
사랑할 수밖에 없는 오로라
11. 날씨와 기후, 인류에게 보내는 위기의 신호들
여름은 길어지고 겨울은 짧아지고
구름, 유성, 오로라가 있는 지구 밖 이야기
기분이 저기압이면 고기 앞으로 가세요
태풍이 점점 강력해지는 이유
빙하가 녹으면 북극곰만 위험한 게 아니다
12. 우주, 찰나의 인간이 영원의 우주를 보는 법
아주 커다란 은하수, 압도적 아름다움
우주에서 거리 재기
빵! 터지면서 태어나 팽창 중인 우주
[본 문]
“인생은 속도가 아니라 방향이다.” 다들 아시는 유명한 문구일 텐데요, 독일의 문호인 괴테가 한 말이라고 알려져 있습니다. 무언가를 빠르게 이뤄내는 것보다 맞는 길로 가는 게 중요하다는 의미로 자주 쓰이는 문장이지요. 그런데 제게는 약간 당황스러운 말로 다가옵니다. 왜냐면 '속도'와 '속력'을 혼동한 표현이기 때문입니다. 일상에선 둘 다 빠르기를 나타내는 단어로 비슷하게 쓰이지만, 과학에서는 전혀 다른 개념입니다. (p.20)
전자기 유도 현상을 이용한 놀이기구도 있습니다. 자이로드롭은 높은 곳에 올라간 다음 뚝! 하고 빠르게 떨어지다가, 도착 지점(아래)에선 갑자기 천천히 내려오죠. 원리는 이렇습니다. 사람이 앉는 좌석의 등받이 쪽에 자석이 있고, 기둥 맨 아래부터 3분의 1 되는 지점에 금속판이 있습니다. 자석이 금속판 가까이로 내려오면 금속판에 전류가 흐르는데요, 이 전류로 인해 떨어지는 자석을 밀어내는 자기력이 생깁니다. 그 힘 때문에 굉장히 빠르게 떨어지다가도 도착 지점에선 천천히 떨어질 수 있는 것입니다. (p.83)
뉴턴의 운동 법칙으로 설명되던 세상에서 살던 인류가, 이제 설명할 수 없는 방식으로 움직이는 원자와 전자의 세계를 알게 됩니다. 눈에 보이는 거시세계의 법칙으로는 전혀 설명이 안 되는 미시세계를 설명하기 위해 새로운 물리학이 필요해진 거죠. 그래서 나온 게 바로 '양자역학'입니다. (p.100)
코펜하겐 해석에 따르면 미시세계는 불확정성과 확률의 지배를 받습니다. 하지만 아인슈타인은 자연을 확률로 이해한다는 걸 받아들일 수가 없었죠. 과학자라면 확실한 답을 찾아야 한다는 마음이었는지도 모릅니다. 그래서 그 유명한 말을 남기기도 했습니다.
“신은 주사위 놀이를 하지 않는다.”
그런데 닐스 보어는 그 말을 듣고 시원하게 받아쳤다고 합니다.
“신에게 이래라저래라 하지 말라.” (p.104)
평소 카드 게임을 즐겨하던 멘델레예프는 원소의 이름, 질량, 성질 등을 종이에 적고, 카드 게임을 하듯 비슷한 특징을 가지는 원소들을 묶어보려고 했죠. 그런데 이게 녹록지 않았던 겁니다. 답을 찾지 못한 채 시간만 흘러갔죠. 그러던 어느 날 멘델레예프가 자다가 꿈을 꿨습니다. 꿈에서 자신이 고민했던, 원소의 규칙성이 반영된 주기율표의 모습을 본 겁니다! 꿈에서 깨자마자 그대로 옮겨 적었는데 이것이 현재 주기율표의 기본 틀이 되었습니다. 얼마나 열심히 생각했으면 꿈에까지 나왔겠어요. 이렇게 미쳐있어야 뭐가 돼도 되는 건가 봅니다. (p.140)
전자를 서로 공유하거나 교환하며, 두 개 이상의 원자가 결합하여 새로운 성질을 가진 분자를 형성하고, 이를 통해 물질을 이루는 과정을 '화학 결합'이라고 합니다. 예를 들어 산소는 다른 물질을 잘 태우고, 수소는 잘 타는 성질이 있습니다. 잘 태우고 잘 타는 둘이 만나면 생뚱맞게도 물이 됩니다. 독성이 강한 나트륨과 염소가 만나면 아주 무서운 놈이 나올 것 같지만, 의외로 소금이 만들어집니다. 어떻게 결합하는지에 따라서 물질의 성질이 달라지는 것이죠. (p.150)
외핵의 물질들이 회전하면서 지구 자기장을 만든다고 말씀 드렸는데요, 이 지구 자기장은 우리에게 정말 중요한 요소입니다. 우주에는 태양풍이 있습니다. 태양으로부터 엄청난 에너지의 입자, 하전 입자(전하를 띠고 있는 입자)가 사방으로 날아다니는 겁니다. 태양풍은 일종의 방사선이기에 몸에 엄청나게 해로운데, 이것을 자기장이 막아줍니다. 남극과 북극 주변에서는 오로라를 볼 수 있는데요, 이건 자기장이 우리를 지켜준다는 증거랍니다. (p.266)
가끔 저한테 지구가 진짜 멸망하냐고 묻는 분들이 계신데요, 제 대답은 늘 같습니다. “지구는 멸망하지 않습니다. 인류가 멸망할 뿐입니다.” 지구를 살려야 한다는 것은 어떻게 보면 교만한 말입니다. 지구는 지구일 뿐, 아무렇지도 않을 겁니다. 그러니 지구를 살려야 하는 게 아니라 인류를 살려야 하는 게 맞는 거죠. 지구를 인류가 살 수 있는 환경으로 유지해야 한다는 거죠. (p.274)
지구온난화로 인해 바다 온도가 올라가면, 따뜻한 바닷물과 대기 위쪽의 차가운 공기 사이에 온도 차가 커지면서 태풍의 에너지가 더 커집니다. 더 강력한 태풍 피해가 있을 수 있다는 얘기죠. 지구온난화라고 하면 더워지는 현상이니까 가뭄이나 산불 등이 쉽게 연상되지만, 태풍이나 폭우, 홍수도 심해질 수 있습니다. 재난 형태가 한쪽으로 쏠리는 게 아니라 양극화되는 것이죠. (p.286)
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★★★★ EBS, KBS, MBC, Netflix 등 출연한 화제의 인물, 〈궤도〉
재밌게 읽기만 했는데 지적 자극 최대치!
양자역학이 물 흐르듯 이해되는 이상한 과학 교과서
뉴턴, 아인슈타인, 닐스 보어 등 과학자들의 이름만 많이 들었지 실제로 어떤 발견을 했는지, 그로 인해 삶이 어떻게 바뀌었는지 아는 사람은 많지 않을 것이다. 학창 시절 우리는 이들을 '공식'이나 '시험'을 통해서만 만났기 때문에 어쩔 수 없는 거리감이 있었다. 이 책은 공식보다는 과학 이야기에 초점을 맞췄다. 그러다 보니 자연스레 이들의 발자취를 따라가게 된다.
아인슈타인과 닐스 보어는 회의장에서 서로 자기 생각이 맞다고 격론을 벌이다가 “신은 주사위 놀이를 하지 않는다”라는 명언을 남겼다. 또 천재 과학자 슈뢰딩거는 양자역학을 지적하기 위해 '슈뢰딩거의 고양이'라는 실험을 제안했다가 본의 아니게 양자역학의 상징이 되었다. 이렇게 재미있는 이야기를 타고서 그 흐름을 따라가다 보면 어느 순간 과학을 이해하게 되는 신기한 경험을 하게 될 것이다.
궤도는 과학이야말로 '지식 누적의 수혜'를 받는 분야라고 말한다. 우리는 늦게 태어났다는 이유 하나로 아인슈타인, 라부아지에 등등 노벨물리학상, 노벨화학상을 받은 사람들의 지식을 그대로 물려받은 수혜자들이다. 그런데도 과학을 배우지 않는다면 늦게 태어난 보람이 없다. 어렵더라도 조금만 관심을 가져보면, 넓고 깊고 심오한 과학이라는 바다에 풍덩 빠지는 즐거움을 맛볼 수 있을 것이다.
모두가 알았으면 좋겠다
과학이 얼마나 재미있는지
이제 와서 왜 과학을 알아야 하나고 묻는다면, 대답은 하나다. 세상 모든 것이 과학으로 이루어져 있기 때문이다. 나이가 들면 항산화를 위해 운동해야 한다는데 왜 그런 걸까? 여드름이나 아토피 피부에 약산성 클렌져를 쓰는 게 맞는 걸까? 금은 왜 비쌀까? 생선회 위에는 왜 레몬이 항상 올라와 있을까? 이 모든 질문에 답하는 것이 바로 과학이다.
과학을 통해 우리가 막연하게 알고 있던 상식들도 다시 한번 점검할 수 있다. '지능은 유전이다'. '바퀴벌레는 인류가 멸종해도 살아남는다', '여름이 점점 길어진다'. 이 중에서 사실은 몇 가지나 있을지 확인해 보는 것도 재미있을 것이다.
또 과학은 삶에 색다른 자극을 주기도 한다. 책에 나오는 '상대성이론'을 알면 영화「인터스텔라」,「인셉션」을 더욱 재미있게 볼 수 있다. 또 '기후 위기'를 제대로 알면 북극곰이 아니라 인류의 미래를 걱정하게 되는 등 갇혀 있던 시야를 확 트게 만든다. 그러니 삶이 지루하다면 과학을 읽어보길 권한다. 당신이 잃어버린 재미가, 어쩌면 과학일지도 모른다.