일상적이고 감성적인 물리학 이야기

▣ 출판사서평

일상에서 제대로 써먹을 수 있는 학문, 물리학

학교 현장에는 일명 ‘물포자(물리포기자)’라고 할 수 있는 학생도 ‘수포자(수학포기자)’ 못지않게 많을 것이다. 그나마 워낙 어렸을 때부터 입시에서의 중요성을 주입당하기라도 하는 수학과 달리 물리는 제대로 도전해보지도 않고 이해하길 포기하는 학생도 적지 않을 것이다. 물리 대신 화학이나 생물에서 점수를 따겠다는 식으로 말이다. 그러나 물리학과 친해져 물리학의 매력을 아는 사람들은 말한다. 물리는 (물론 어렵지만) 어렵기‘만’ 한 것은 아니라고. 그리고 물리학은 사실 생활 속에서 얼마든지 친밀하게 접하고 관심을 가질 수 있는 학문이라고.

이 책의 저자 크리스틴 매킨리 또한 물리학과 친해져 공학을 전공하고 물리학의 매력을 알리는 이로서, 물리학에 좀 더 많은 사람들이 보다 쉽게 접근할 수 있었으면 하는 바람을 이 책 곳곳에 표현해놓고 있다. 물리학의 기본법칙을 이해하는 것으로도 얼마든지 흥미로운 지적 경험을 할 수 있음을 보여주는 것이다. 그리고 사실 이 세계가 거대한 물리 실험실과도 같고, 따라서 우리는 생각보다 다양한 문제를 물리학의 틀로 생각하고 해결할 수 있다는 것도 알려준다. 예를 들어 추워진 사막에서 구조 요청을 해야 하는 상황에서는 이상기체 법칙을 떠올리는 것이 도움이 된다. 또 유체에 관한 물리학을 알고 있는 사람은 아마 호수에 빠진 차에서 탈출해야 할 때 덜 당황할 것이다. 이처럼 물리학은 일상에서 ‘제대로 써먹을’ 수 있는 학문이다. 물론 물리학 지식이 위급한 상황에서만 유용한 것은 아니다. 저자의 설명을 접한 후에는 심지어 무대 아래로 뛰어내리는 가수를 볼 때도, 그리고 주인공이 기차 위에서 주먹다짐을 벌이는 액션 영화를 볼 때조차 물리학의 법칙을 발견할 수 있게 될 것이다. 그리하여 좀 더 많은 것들을 물리학적 시각으로 바라보는 특별한 경험을 할 수 있을 것이다.

또 ‘우주의 법칙이 나를 위해 움직이게 하는 방법’이라는 제목으로 구분해놓은 상자 글에는 보다 기발하고도 실용적인 연습문제와 실험 방법이 제시되어 있다. 소비한 칼로리를 수식으로 표현하는 방법, 트램펄린에서 뛸 때의 운동 에너지와 퍼텐셜 에너지, 근육질인 사람의 부력 등과 관련된 흥미로운 질문이 독자들에게 신선한 관점을 선사한다. 물리 때문에 평균 점수 깎였다는 ‘물포자’라 할지라도 지레 겁먹지 않고 한 장씩 넘겨 읽다 보면 어느덧 물리학이라는 분야를 다시 보게 될 것이다.

어려운 물리학을 감성적으로 풀어낸 사랑스러운 책

물리학이란 단어에는 모종의 특별한 힘이 있다. 아무리 물리학이 흥미로운 학문이라 해도 많은 사람들은 물리학이 어렵고 또 어려운 분야라고 느낀다. 단지 물리학을 좋아한다는 사람이 흔치 않고 물리 수업 시간에 다루는 내용이 난해하다고 하는 얘기가 아니다. 물리학은 물질의 가장 작은 입자부터 머나먼 우주에 이르기까지 드넓은 영역을 탐구하는 학문이고, 따라서 그러한 학문을 연구하는 이들은 눈에 보이는 것에만 연연하는 평범한 사람들과는 다른 관점을 가져야 할 거라는 생각도 드는 것이다. 실제로 물리학을 이해하는 머리는 따로 있다고 생각하거나 ‘물리학자’ 앞에는 으레 천재라는 수식을 다는 경우도 꽤나 일반적이지 않은가. 이렇게 물리학이 갖는 ‘포스’는 사실 좀 특별하다.

그러나 물리학은 대단한 천재들만을 위한 학문이 아니다. 평범한 사람들도 얼마든지 물리학의 법칙을 삶에 적용시킬 수 있다. 즉 일상에 물리학의 법칙이 숨어 있을 뿐만 아니라 삶에서 부딪치는 여러 가지 문제를 물리학과 연관시켜 생각해볼 수 있다는 얘기다. 이 책의 저자는 바로 이 점에 주목한다. 그래서 과학과 삶을 함께 생각해볼 것을, 그리고 과학적 지식을 보다 다채롭고 지혜롭게 이용해볼 것을 권한다. 이러한 권유를 저자는 특유의 감성적인 글로 전달함으로써 독자들에게 물리학 읽기의 재미를 한층 효과적으로 선사한다.

저자는 자신이 변화를 겪는 데 크게 기여한, 열정적인 과학 선생님들의 수업 내용을 흥미롭고 쉬운 문체로 설명하면서 그것을 일상에서 경험할 수 있는 일과 연관시킨다. 예컨대 진공에 대해 배운 수업 시간을 다룬 이야기에서는 빨대의 원리, 나아가 비움과 채움을 통제하는 것에 대한 이야기도 아우르는 식이다. 저자는 동일한 가속도로 모든 것을 끌어당기는 중력에 대해 설명하면서, 모두가 자신의 고통이 가장 크다고 생각하지만 중력은 사실 모두를 똑같이 끌어당기고 있음을 강조한다. 그런가 하면 하이젠베르크의 불확정성 원리를 설명하는 대목에 이어서는 이성(異性)에게 관심을 자극하는 방법에 대해서 언급한다. 즉 관심을 얻고 싶으면 전자처럼 신비로운 행동을 보여주어 미스터리를 키우라고 조언하는 것이다.

저자는 원자들 간의 결합을 통해 이성 간의 끌림을 이야기하고, 역학적 장점을 다루면서는 도움을 요청하는 것의 필요성에 대해 귀띔해준다. 또한 기화 현상은 인내심의 가치를 상기시켜주며, 운동량 보존의 법칙은 궤도에서 벗어나지 않는 최선의 방법을 제시해준다는 것도 알려준다. 물리학 지식에 대한 이러한 감성적인 접근은 물리학을 그저 천재들만의 학문으로 여겼던 독자들에게 새로운 자극을 주기에 충분하다. 이제 저자가 권유하는 대로 삶에서 일어나는 일들을 물리학의 법칙이란 틀로 생각해보면 어떨까? 일단 물리학의 비범한 포스에 더 이상 위축되지만은 않게 될 것이다. 그리고 삶이 혼란과 우연만으로 가득하다고 느껴져 힘든 순간에는 물리학의 법칙이 건네는 신선한 위안을 얻을 수도 있을 것이다.

과학에 홀딱 빠지기에 너무 늦지 않았다

사실 물리학은 문과 체질을 타고난 사람들에게는 더더욱 멀게 느껴지는 분야다. 지적 호기심이나 기억력이 남다른 사람을 제외하고, 문과생으로 학교 문을 나선 지 한참의 세월이 지난 뒤에도 옴의 법칙이니 보일의 법칙이니 베르누이의 원리 같은 것들을 정확히 기억하는 이들이 얼마나 될까. 말하자면 아르키메데스, 뉴턴, 아인슈타인 등의 이름 정도나 친숙하게 여길 뿐 물리 시간에 배웠던 그 많고 많은 법칙이나 원리에 대해서는 까맣게 잊고 살아가는 사람들에게 물리학은 멀고먼, 혹은 그저 대단한 그 무엇이다.

그런데 이 책은 ‘뼛속까지 인문계 체질’인 이들의 감성을 충족시키기에도 적합한 문체와 구성을 취하고 있다. 저자 자신도 책에서 밝히고 있듯 한때는 책읽기를 좋아하는 소녀였을 뿐 수에는 재능이 없었던 시절을 거쳐서일까. 물리학을 다루니만큼 수식을 배제하지는 않지만 곳곳에서 수식을 친절한 문장으로 풀어쓰는 등 수에 어두운 독자들을 살갑게 배려한다. 뿐만 아니라 물의 상태변화나 상대성이론을 다양성이나 다른 관점을 존중할 필요성과 연결시키는 식의 설명도 물리학적 배경 지식이 얕은 이들의 이해를 효과적으로 도와준다. 이와 같이 쉽고 톡톡 튀는 저자의 글쓰기 방식은 논리적이고 딱딱한 과학책에 쉽게 손을 뻗지 못했던 독자들까지도 끌어들일 만하다.

이 책은 과학을 전공해서 물리학을 오래도록 공부할 수밖에 없는 이들만을 위한 책이 아니다. 저자는 비록 공학자나 과학자가 되지 않는다고 해도 공학자나 과학자처럼 생각하는 법을 배워두라고 권한다. 그리고 정말로 실재하는 것을 고집하고, 물리학 법칙들을 받아들이듯 현실에서 맞닥뜨리는 문제들을 수용해보라고도 일러준다. 이러한 과정을 통해 어떤 직업을 갖든, 어떤 일에 부딪치든 좀 더 유능해질 수 있다는 저자의 메시지는 폭넓은 독자층의 공감을 불러일으킬 수 있을 것이다. 과학의 매력을 알아보는 것도 좋겠다 싶었지만 수학에 약해서, 왠지 어려울 것 같아서 등등 이런저런 이유로 그 매력을 탐구해보길 주저했던 이들에게 저자는 말해줄 것이다. 과학에 홀딱 빠지기에 너무 늦지 않았다고.

▣ 작가 소개

저자 : 크리스틴 매킨리(Christine McKinley)
캘리포니아 폴리테크닉대학교(California Polytechnic University, San Luis Obispo)에서 기계공학을 전공했다. 기계공학자로 활동 중이며 TV쇼를 진행하는 등 다채로운 삶을 추구하고 있다. 물리학을 주제로 한 뮤지컬 [그레이시와 원자(Gracie and the Atom)]를 만들기도 했으며 ‘스완 소버린’이라는 밴드에서는 베이스를 연주하고 있다.
웹사이트:www.christinemckinley.com

역자 : 박미용
서울대학교 물리교육과를 졸업하고, 동 대학원에서 석사학위를 받았다. 〈과학동아〉 기자로활동했다. 오랫동안 과학 전문 기자로 일하면서 쌓아온 경험과 지식을 바탕으로 과학을 알기 쉽게 전하는 데 관심이 많다. 《100가지 과학의 대발견》, 《현대 과학의 이정표》(공역), 《과학의 천재들》, 《디지털 시대의 마법사들》 등을 우리말로 옮겼다. 저서로는 《나노 과학》, 《기후 변화》, 《북극과 남극》, 《지구를 생각한다》(공저) 등이 있다.

▣ 주요 목차

머리말 모든 것은 물리학으로 통한다

1부 새로운 가설을 세우다
01 당신의 가설을 시험하라
-과학적 방법
02 공간을 만들어야 한다
-진공을 혐오하는 자연
03 수의 아름다움과 유용함에 관하여
-수數가 필요한 이유
04 헛바퀴를 돌리지 말라
-에너지 보존
05 나의 원자적 정체성을 안다는 것
-끌림과 결합을 말해주는 화학

2부 과감하게 힘을 이용할 수 있겠는가
06 무엇 하나는 희생해야 한다
-이상기체의 법칙
07 우리는 외톨이가 아니다
-평등한 중력
08 문제를 명확하게 하기 위한 출발점
-힘과 자유물체도
09 당신은 무엇이든 움직일 수 있다
-역학적 장점
10 세계의 거친 면을 사랑할 수 있는가
-마찰력
11 움직이는 방향을 확인할 것
-운동과 운동량

3부 우주의 법칙이 나를 위해 움직이게 하는 방법
12 미래를 똑바로 바라보라
13 뜰 준비를 하라
-부력
14 모든 것은 제 갈 길을 가고 있다
-유체
15 어떻게 카오스를 길들일 수 있을까?
-열역학 제2법칙
16 피해야 할 때를 아는 능력
-파동

4부 삶은 하나의 거대한 물리 실험실이다
17 끓어오르는 냄비를 지켜보라…… 아니면 말고 -상태변화
18 나보다 똑똑한 사람을 바라보는 올바른 관점 - 전기와 자기
19 “신은 우주를 갖고 주사위 놀이를 하지 않는다.”-이해하기 힘든 전자
20 모든 것은 모든 것에 의존하고 있다
-상대성이론
21 우리는 답을 찾을 것이다. 늘 그랬듯이
-네 가지 기본 힘

맺음말 일상에서 물리학의 법칙들이 벌이는 일을 안다는 것은
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