소소한 일상의 물리학 - 하루 일과 속에 숨겨진 놀라운 과학 원리 -

물리학의 눈으로 살펴본 평범한 일상의 신세계

 중력, 빛, 에너지, 상대성 이론, 열역학 이론, 패러데이 법칙 등 어렵고 난해한 이론에 압도된 우리는 학창시절부터 지금까지 물리학을 피하고 싶은 학문으로 생각해왔다. 하지만 자세히 살펴보면 아침에 일어나는 순간부터 잠자리에 들 때까지 우리 주변은 온통 물리학 세상으로 둘러싸여 있다. 커피머신 타이머, 전동 칫솔, 스마트폰 등 우리가 사용하는 생활 기기들의 작동 원리는 신기하게도 구식 벽시계의 추가 좌우로 움직이는 것처럼 진자의 물리적 운동이며, 고속도로에서 자동으로 정산되는 하이패스기기나 자동차의 마스터키도 사용하는 진동수만 다를 뿐 라디오의 작동 원리와 비슷하기 때문이다.
와이즈베리 신간《소소한 일상의 물리학 The Physics of Everyday Things》은 이처럼 우리가 평소에 사용하는 물건들과 그와 관련된 주변의 소소한 일상에 어떠한 과학적 원리가 숨겨져 있는지 흥미롭게 살펴본다.

소소한 일상을 특별하게 만드는
 신기하고 위대한 물리 여행

 스마트폰으로 음악을 들으려면 우선 디지털 부호를 대기의 밀도에 따라 음파로 변조해야 한다. 배터리에 저장된 전기적 위치에너지를 운동에너지로 전환하는 것은 초당 수백 회로 회전하는 전동 칫솔의 기본 원리다. 토스트 한 장을 굽기 위해서는 전기 에너지를 열과 빛으로 전환시켜야 하는데 열역학 제1법칙과 전자기학, 양자역학이 그와 관련되어 있다. 냉장고는 입으로 불어서 뜨거운 커피를 식히는 것과 같은 증발 냉각 방식으로 내부 온도를 내린다. 우리가 모르는 곳을 운전할 때 도움을 받는 내비게이션이나 위치탐색기의 GPS 원리는 아인슈타인의 상대성 이론 덕분이다.

엘리베이터의 기본 원리는 무거운 물건을 들어 올리는 도르래와 같다. 하지만 빌딩 꼭대기 층이 가까워지면서 무중력 상태를 느끼는 이유는 일정하게 지속되던 가속이 줄어들고 바닥면에 아래로 향하는 힘이 가해져서 일시적으로 몸무게가 가벼워졌기 때문이다. 병원에서 사용하는 X선은 라디오파, 마이크로파, 가시광선, 자외선 같은 전자기 방사선의 일종이지만 X선을 만드는 가장 일반적인 방법은 ‘변화하는 전류가 변화하는 자기장을 만들어내는’ 원리가 핵심이다. 공항 검색대의 스캐너는 밀리미터파를 사용한 ‘후방 산란’의 원리를 통해 우리의 몸과 가방 속 상태를 확인한다. 자동문의 동작센서 원리는 몸에서 나오는 빛을 감지해서 이러한 전자기적 방사선을 전기 신호로 변환해주는 야간 투시경과 같다. 모든 우리 몸 속 원자는 37도로 표현되는 평균 운동에너지로 진동하고 있다. 그리고 진동하는 전자는 전자기 스펙트럼의 적외선 영역에서 빛을 방출한다. 체온 덕분에 우리는 모두 100와트짜리 적외선 전등을 켜고 있는 셈인 것이다.

이 책에 등장하는 A는 물리학 원리를 바탕으로 하루를 보낸다. 그러한 원리에는 오래 전부터 전해져온 것도 있지만 아주 새롭고 참신한 것도 있다. 에너지 보존의 법칙은 우리 삶의 모든 면을 오랫동안 지배해왔다. 하지만 그에 못지않게 전자기학의 기초 원리도 중요한 역할을 담당한다. 이러한 기본 개념들이 A의 일과를 따라 반복적으로 여러 번 사용되면서 그의 하루는 결코 평범하지 않은 날이 되었다. 저자는 생소한 과학 이론을 따분하게 설명하거나 대충 얼버무리지 않고 핵심 원리만을 뽑아내어 우리가 일상에서 자주 사용하는 기기들에 연결시킴으로써 호기심 많은 독자들을 신기한 물리 세상으로 안내한다. 어렵고 골치 아픈 사물의 원리를 색다른 관점으로 설명하는 이 책을 읽다 보면, 순간 ‘아하!’ 하는 깨달음과 함께 우리가 늘 사용하는 모든 물건이 더욱 새롭고 가깝게 다가올 것이다.

지은이 : 제임스 카칼리오스
미네소타대학교 물리천문학부 테일러 석좌교수이며, 베스트셀러인《슈퍼맨, 그게 과학적으로 말이 되니The Physics of Superheroes》의 저자이다. 또한 응집물질 실험전문가로, 비정질/나노결정질 복합반도체 물질과 신경 시스템에서의 변동 현상과 관련된 내용을 연구하고 있다. 지역별 에미상을 수상했으며, 미국물리학회와 미국과학진흥회에서 수상하며 대중 봉사와 과학 대중화에 기여하고 있다.

옮긴이 : 정훈직
연세대학교 응용통계학과를 졸업하고 오랫동안 영어 강사로 일하다가 글밥 아카데미에서 출판 번역 과정을 수료한 후 현재 바른번역 소속 번역가로 활동하고 있다. 2016년 한국과학창의재단 우수과학도서로 선정된 《괴짜 물리학》을 비롯해서 《이런 것도 사이언스》 등의 책을 번역했고, 넷플릭스 다큐멘터리 시리즈 《매들린 매캔 실종 사건》, 드라마 시리즈 《빌어먹을 세상 따위》 등의 영상물도 다수 번역했다.