처음부터 물리가 이렇게 쉬웠다면-사마키 다케오. 독후감. 줄거리. 리뷰.

처음부터 물리가 이렇게 쉬웠다면-사마키 다케오. 독후감. 줄거리. 리뷰.

  안녕하세요. 오늘은 중학생이 읽기 쉬운 과학 도서인 사마키 다케오의 '처음부터 물리가 이렇게 쉬웠다면'을 후기에 대해 나눠보려고 합니다. 이 책은 어른인 제가 읽기에도 굉장히 흥미로운 책이었습니다. 책을 간략하게 표현하자면, 일상생활에서 드는 자연스러운 궁금증을 물리라는 학문을 적용하여 소개함으로써, 물리에 대한 접근 장벽을 낮춰주는 책이라고 생각합니다. 그럼 바로 포스팅을 시작해 보겠습니다.

처음부터 물리가 이렇게 쉬웠다면 책 앞표지

<책프로필>
- 저자: 사마키 다케오
- 출판: 한국경제신문
- 출간: 2021년 2월 26일 

#. ‘물리’라는 단어는 불편하다.

  2022학년도 수능이 최초로 문이과 통합형으로 진행되면서 중등교육 국가교육과정이 앞으로도 크게 변화할 것이라고 예상된다. 이제는 문과와 이과의 경계를 예전만큼 구분하여 생각하지 않게 되겠지만, 상당수의 20대 이상의 성인들은 이과와 문과로 분리된 고등학교 체제에 익숙하리라고 믿는다. 오랜 기간 동안 문과와 이과의 대립은 우리나라의 문화라고 해도 될 정도로 많은 사람들의 생각 깊숙이 자리 잡고 있다는 것을 종종 느낀다. 주로 개그 또는 예능 프로그램에서 문과와 이과의 대표적인 특성이나 성격을 비교하여 웃음을 유발하는 경우를 그 예로 들어도 좋을 것이다.

  한 사람의 성격이나 특성을 이과나 문과로 대표되는 특징에 비교하여 설명하는 방법은 성급한 일반화를 불러일으킬 수 있다는 점에서 그렇게 바람직한 방법은 아니라고 생각한다. 하지만 나조차도 ‘문학과 언어를 사랑한다는’ 취향의 한 부분을 편리하게 ‘문과’라는 단어를 활용하여 설명하곤 한다.

  문이과라는 이분법이 일종의 문화라고 생각하는 또 다른 이유는 이러한 사고방식이 조용하고 강한 힘을 가졌다고 느꼈기 때문이다. 이 책의 표지를 보았을 때, 나는 물리에 대한 직접적인 경험이 없었음에도 불구하고 물리라는 학문을 의식적으로 회피하고 있다는 것을 깨달았다. 그 기저에는 두 가지 이유가 있었는데, 첫 번째는 내가 나를 문과로 분류하여, 물리는 나와는 일절 상관이 없다는 근거 없는 생각이었다. 두 번째는 내가 앞으로 물리라는 학문을 활용하여 밥벌이를 할 가능성이 전혀 없을 것이라는 가정이었다. 이런 이유로 나는 필요 이상으로 물리를 멀리하며 살아왔다.

#. 왜 물리인가?

  지금 생각해 보면, 살아오면서 불쑥불쑥 과학적 궁금증이 꽤 자주 튀어나왔던 것 같다. 그럴 때마다 기본적인 물리 원리에 대한 탐구심이 들었다는 것을 이제는 인정할 수밖에 없다. 이렇게 때때로 호기심이 든다는 것은 물리가 사실 우리가 피부로 느끼고 있는 가까운 학문이라는 뜻이다. 물리는 순수학문이다. 순수학문이란 우리 삶에 가깝게 기여하는 실용, 응용학문들의 근본이 되는 학문을 의미한다. 따라서 물리는 이름이 갖고 있는 거리감과는 반대로 우리의 삶과 피부에 더 직접적으로(1차적으로) 맞닿아 있는 학문이다.
  물리에 대한 기본적인 원리를 이해하는 것은 우리의 삶을 미시적으로 바라볼 수 있는 시각을 준다는 점에서 이롭다. 특히 요즘 같은 분주한 시대에는 삶에서 나타나는 다양한 현상들을 별생각 없이 지나치기 매우 쉽다. 하지만 그 속을 미시적으로 들여다볼 때, 미쳐 발견하지 못했던 숨어있는 아름다움을 발견할 수 있다. 또한 우리는 미시적인 시각을 통해 살면서 당연하게 생각하던 사실을 논리적으로 조망하여 더 넓고 창의적인 사고를 할 수 있다. 나는 이것을 ‘상식에 근거를 제시한다.’라고 표현하겠다.

 #. 이런 사람에게 추천합니다.

  1. 물리를 거부하는(물리가 불편한) 당신에게
  내가 그랬듯이, 이 책이 당신 깊숙이 스며든 과학에 대한 거부감을 돌려놓는 것에 한몫할 것이라고 생각한다. 물리를 기피했던 이유가 당신이 ‘문과’라서 라면, 나는 이 책이 당신이 문과이기 이전(초등학교, 중학교 시절)의 이야기를 한다고 전해주고 싶다. 세월의 틈 사이로 스르르 빠져나간 학창 시절의 지식을 다시금 곱씹는 재미도 쏠쏠하다는 것을 느낄 수 있을 것이다.

  2. 물리에 입문하는 당신에게
  기본적인 물리 지식을 탑재하고 세상을 과학적으로 바라보는 관점을 더하는 것도 책의 큰 장점이다. 책은 전혀 거창하거나 특별하지 않다. 일상생활에 우리 곁에 당연히 있었던 과학 원리에 대해 담담히 알린다. 당신이 지구에서 땅을 밟고 사는 존재라면, 이 책은 당신과 무관하지 않다.

#. 일상생활 과학 - 주관적인 뇌반짝 포인트!

  책을 보면서 흥미로웠던 부분과 문득문득 떠올랐던 질문들을 공유하면서 쌓아두었던 호기심을 해결하고 책에 대한 소감을 나누고자 한다.

1. 세상에서 가장 차가운 물건은 몇 도?

  열과 온도에 대해서 이야기하기 이전에 온도를 과학적으로 정의하고자 한다. 온도란 ‘분자 운동의 활발한 정도’라고 과학적으로 표현할 수 있다. 여기서 몇 가지 의문이 들었다. 분자의 움직임은 무한대로 활발해질 수 있을까? 만약 그렇다면, 온도의 상한선은 무한대까지 올라가는 것인가. 반대로 분자의 움직임이 아예 없는 상태가 존재하는가. 존재한다면 어떻게 온도로 표현될까?

  이 점에 대해서 다루려면 우리가 잠시 ‘척도’의 개념에 대해 짚고 넘어가야 한다. 온도는 ‘절대척도’가 아니다. 절대척도에서 ‘0’은 사회적인 협의에 의해 정해진 영점이 아니라 ‘무’, 즉 아무것도 없는 상태를 의미한다. 우리가 사용하는 섭씨온도는 절대 영점이 존재하지 않는다. 즉 0도라는 것은 사회적인 합의에 의해서 정해진 온도(물이 얼음이 되는 온도)이지 온도가 없다는 뜻이 아니다. (절대척도의 예로 우리가 사용하는 '개(수)'를 들 수 있다. '과자 0개'라는 것은 과자가 아예 없다는 뜻이다.)
  다시 위의 물음으로 돌아가겠다. 나는 책에서 이 물음들을 속 시원하게 해결할 수 있었다. 먼저 분자의 움직임이 무한대로 활발해진다면, 온도는 끝없이 올라간다. 하지만 분자가 견딜 수 없을 정도의 극도의 고온에서는 분자가 파괴되어 ‘플라즈마’라는 상태가 된다고 한다. 반대로 분자의 움직임이 전혀 없는 상태, 즉 모든 분자가 멈춰있는 상태가 세상에서 가장 차가운 온도가 되겠다. 저온은 고온과 달리 한계점이 있다. 그때의 온도는 우리가 사용하는 섭씨온도로 –273도(=절대온도 0도: 기체의 부피를 0으로 만드는 가상의 온도)라고 한다

  개인적으로 책에 굉장히 흥미로운 표가 하나 나온다. 바로 다양한 물질의 온도표인데, 과학적 호기심이 있는 분들에게 이 표를 공유하고자 한다.

 

온도표(저온에서 고온 순서대로)

** 섭씨온도의 어원**
 섭씨 온도 눈금을 처음 창안한 사람인 Anders Celsius(셀시우스)를 한자로 번역하면 ‘섭이수’이다.  섭씨 온도는 ‘섭이수씨가 만든 눈금’이라고 해서 섭씨라고 불리게 되었다.

 

2. 진공상태에서는 빛줄기가 보일까? 
  우리 주변에 사물이 보이는 이유는 스스로 빛을 내기 때문이 아니라 광원으로부터 온 빛을 반사하기 때문이다. 그렇다면 진공상태에서는 빛줄기가 보일까 안 보일까? 그 뒤를 이어 스스로 물었다. 태양이나 형광등을 쳐다볼 때 태양 자체의 모양과 형광등의 빛은 보이던데... 광원 자체에서 내는 빛은 왜 보일까? 이 물음들에 대한 답을 금방 깨달을 수 있었다. 빛 자체가 보이는 것이 아니라 빛 주변에서 일어나는 현상이나 빛을 물리적으로 감싸는 물질이 보이는 것이구나! 태양 표면에서는 강한 화학작용이 일어나서 태양의 윤곽을 따라 동그랗게 빛줄기가 보인다는 생각이 들지만, 태양의 주변부를 벗어난 빛줄기는 더 이상 하늘에서 찾을 수 없듯이, 진공상태인 우주를 통과하는 빛줄기는 보이지 않는다. 형광등을 볼 때는 형광등의 빛이 보이는 것이 아니고 형광등의 유리와 그 틀이 보이는 것이다. 형광등의 빛은 그저 주변을 밝힐 뿐이다. 창피할 만큼 너무나 당연한 사실이지만, 시간을 내서 꼬집어 생각해 보지 않으면 알 수 없는 현상들이 참 많은 것 같다.

3. 거울과 유리의 차이점은 무엇일까?
  왜 거울은 빛을 반사해 내고 유리는 통과시키는 것일까? 사실 거울과 유리의 표면은 다른 물질인 것은 아닐까? 우리가 만지는 거울의 표면은 유리와 같은 재질이 맞다. 차이는 거울 뒷면에 덧대는 은판에 있다. 거울에는 유리 뒤에 빛을 반사하는 얇은 은판을 덧대어 빛이 반사되게 된다.

거울의 구조

4. 햇빛과 오존층? 적외선과 자외선의 차이점?

  옛날 옛적부터 나름 상식으로 여기던 사실이 하나 있는데, 오존층이 햇빛으로부터 우리를 지켜주고 있다는 것이다. 다른 많은 지식과 같이 이 문제에 대해서도 덮어두고 생각해 보지 않아 왔는데, 책을 보며 그 원리를 알 수 있었다.

  햇빛은 파장에 따라 다양하게 나뉘지만 가장 대표적인 것은 가시광선, 적외선 그리고 자외선이다. 먼저 가시광선은 빨주노초파남보의 스펙트럼으로, 우리 눈에 보이는 빛을 의미한다. 적외선과 자외선은 두 눈으로 볼 수 없기 때문에 특별한 기술을 동원해야 비로소 볼 수 있다. 적외선은 사물을 따듯하게 하는 빛이다. 우리 주변의 모든 사물과 존재는 많든 적든 적외선을 방출하면서 열을 뿜어낸다. 적외선의 특징이 ‘열’이라면, 자외선은 ‘변화’이다. 자외선은 화학작용을 통해서 사물을 변화시키는 강한 힘을 가지고 있다. 살갗이 타거나, 세균을 죽이기도 하며 젖은 물체를 건조를 시키는 역할을 한다. 우리가 밖에 빨래를 널어놓는 이유도 자외선의 덕을 보기 위해서이다. 다시 자외선은 A파, B파, C파의 세 갈래로 나뉜다. A파가 파장이 가장 길고 C파가 파장이 가장 짧다. C파는 파장이 짧기 때문에, 상공에서 흡수되어 지표면에 도달하지 못하므로 우리가 느낄 일은 없다. 우리가 직접적으로 느끼고 있는 자외선은 파장이 가장 긴 A파이다. 선스크린 크림을 바르는 이유도 바로 A파를 막기 위해서이다. 하지만 문제는 바로 B파이다. 앞에서 말했듯이 자외선은 닿는 것을 변화시키는 화학작용을 일으키는데 그 중에서 가장 강한 화학작용을 일으키는 자외선이 B파이기 때문이다. 사람이 B파에 지속적으로 노출된다면, 피부의 손상뿐만 아니라 피부암, 물집 등 다양한 증상이 나타날 수 있다. 이런 영향은 비단 사람에게만 나타나진 않기 때문에, 만약 B파가 그대로 지구에 들어온다면 재앙급의 자연 현상이 줄줄이 일어날 것이라고 과학자들은 예측한다. ‘그렇다면 B파를 어떻게 막느냐’하는 문제에서 바로 오존층이 등장한다. 왜냐하면 B파가 우리에게 도달하지 못하게 막아주는 방패가 바로 오존층이기 때문이다. 이를 통해 ‘오존층에 구멍이 나는 것을 막기 위해 우리는 환경보호에 더욱 힘써야 한다’는 당연한 상식의 근거를 찾을 수 있다.

 

5. 모기 소리 vs 벌 소리

  여름밤만 되면 귓가에서 웽웽거리는 작고 높은 소리를 들을 수 있다. 바로 모두가 혐오하는 모기 소리이다. 왜 모기 소리는 가냘픈 하이톤일까? 반대로 벌의 날갯짓 소리를 들은 적이 있는가. 벌의 소리는 좀 더 낮고 힘 있는 소리이다.

  모기와 벌의 소리는 어떤 원리로 결정이 될까? 이 질문의 실마리를 찾기 위해서는 진자와 진동수, 그리고 진폭에 대해 이해할 필요가 있다. 진자를 진동하는 그 어떤 물체로 이해해도 좋다. 먼저 진동수에 대해 살펴보자. 진자가 1초 동안 왕복하는 횟수를 진동수(Hz-헤르츠)라고 하는데, 진동수는 소리의 높낮이와 관련이 있다. 진동수가 클수록 더 높은 소리가 난다. 모기와 벌의 날개 역시 진자운동을 한다. 다만 모기는 1초에 약 500번(500Hz)의 날갯짓을 하고, 벌은 1초에 약 200번(200Hz)의 날갯짓을 한다. 모기 날갯짓이 더 높은 소리를 내는 이유가 여기에 있다. 그렇다면 진자의 진폭은 어떤 역할을 할까? 우선, 진폭이란 진동하는 물체가 진동의 중심으로부터 움직인 최대 거리를 의미한다. 진폭은 소리의 크기와 관련이 있는데, 진폭이 클수록 큰 소리를 내게 된다. 모기의 날개와 벌의 날개를 생각했을 때 더 큰 폭으로 움직이는 쪽은 당연히 날개가 큰 벌의 날개이다. 그리하여 벌이 더 크고 힘 있는 소리를 내는 것이다. 날개 소리와는 별개로 모기 소리가 더 신경 쓰이고 주의를 확 끈다는 점에서 힘 있게 느껴지는 밤이 많은 것 같다. 

 

왼쪽-모기와 벌의 날갯짓, 오른쪽-진자의 운동

  **초음파란?

  :사람이 들을 수 있는 진동수 범위는 20~20,000Hz이다. 진동수가 20,000Hz를 넘어서 사람이 들을 수 없는 소리를 초음파라고 한다.

 

6. 녹음해서 듣는 내 목소리
  한창 중요한 시험을 준비할 때의 이야기다. 중요한 내용을 자신의 목소리로 녹음하여 들으면 효과적으로 기억할 수 있다는 말을 듣고 녹음을 시도해 본 경험이 있다. 녹음 방법이 기억에 얼마나 도움을 줄지는 모르지만, 이어폰으로 흘러나오는 내 목소리를 5초 이상 들어줄 수 없다는 점에서 나에게는 무의미한 전략이었다. 이렇게나 어색한 목소리를 듣고도 나와 함께해 주는 친구가 새삼 가엽고 고맙게 느껴졌다. 왜 내가 듣는 내 목소리와 남이 듣는 목소리가 다를까?

  가끔 탐정이 나오는 드라마나 영화를 보면 바닥에 귀를 대고 멀리서 오는 기차 소리를 듣는 장면이 나온다. 이런 장면이 설득력을 얻는 이유는 소리가 공기뿐만 아니라 땅(고체)과 물(액체)를 통해서도 전달되기 때문이다. 오히려 전달되는 속도는 고체가 가장 빠르고 그다음이 액체, 마지막이 공기, 즉 기체이다. 우리는 소리를 들을 때 주로 공기를 통해 전달된 진동을 듣게 된다. 하지만 내가 말하는 내 목소리는 어떻게 전달될까? 내가 뱉은 소리는 공기를 통해서도 귓속으로 들어오겠지만, 내 목소리는 몸속(성대)에서 난 소리이기 때문에, 내 몸의 고체와 액체, 즉 뼈와 조직 등을 통해서도 귀로 전달된다. 이것이 우리가 자신의 목소리를 들을 때 남들과 다르게 듣는 이유이다. 
  어느 나라 속담에 ‘내 숨소리를 내가 제일 모른다’라는 말을 주워들은 적이 있다. 의미는 ‘등잔 밑이 어둡다’와 비슷하겠지만, 상당히 과학에 기반한 속담이라는 생각이 든다. 

 

7. 질량 vs 무게

  학창 시절 항상 직관적으로 적립되지 않았던 개념 중에 하나가 바로 이 질량과 무게의 차이이다. 정의를 이야기하자면, 질량은 ‘물질의 양 그 자체, 물질을 구성하는 원자의 양’을 의미한다.

  ‘햄최몇’이라는 말이 있다. 한 끼에 햄버거를 최대 몇 개까지 먹을 수 있느냐는 말이다. 만약 지구에서 당신의 햄최몇이 3개라면(당신이 햄버거 3개를 먹어야 배부르다면), 달에서의 햄최몇 또한 3개가 될 것이다. 햄버거 3개의 질량은 지구에서나 달에서나 장소에 상관없이 일정하기 때문이다.

  반면의 무게는 중력과 관련된 개념이다. 무게는 중력에 비례하여 변하는 단위이다. 달의 중력은 지구의 1/6 정도이다. 지구에서 햄버거 3개의 무게는 달의 햄버거 18개의 무게와 같다.

 

  이렇게 어렴풋이 알고 있는 상식을 이번 기회에 까먹지 않게 틀을 잡아 두는 것이 책을 잃으며 좋은 점 중에 하나이다.

 

다과와 서재

리뷰 끝.