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물리학의 진로를 바꾼 40가지 위대한 실험 - 그들의 실험은 세상을 어떻게 변화시켰나?
김기태 지음 / 하늘아래 / 2009년 7월
평점 :
품절
'물리학의 진로를 바꾼 40가지 위대한 실험' 이란 책을 접하며 실험에 관해 재미있는 에피소드를 기대했다.
위대한 물리학자와 그들의 재미있는 실험과 실수 그리고 그 실수로 인한 파장 뭐 이런 소설들을 말이다.
그러나, 이 책은 물리학에 있어 중요한 위치를 차지하는 실험들에 대한 물리학 용어와 물리학자와 이론들로 채워진 책이였다.
1. 실험을 실행한 학자와 그 실험이 차지하는 의미
2. 실험에 대한 설명
3. 실험의 결과
이러한 단순한 형태로 이루어져 있다.
그리고 설명이 너무나 간단명료해서 참고서적이 많이 필요할 듯 하다.
그러나 저자가 들어가는 말에서 밝혔듯이 물리학계의 위대한 실험들을 정리했다는 점에서 읽어 봐야 할 책이라고 본다.
실험 하나 당 책 한 권은 나와야 할 것 같다.
이러한 시리즈도 괜찮지 않을까?
공부하는 마음으로 샤프펜슬을 들고 줄치고 시작을 했으나 곧 포기했다.
그 어느 하나 중요하지 않은 부분들이 없었기 때문이다.
실험에 대한 설명은 역시 어려웠다.
그래서 실험의 의미와 실험의 결과만 살펴봐야 했다.
실험에 대한 설명을 이해하려면 역시 기초적인 수학적 이해가 있어야 한다.
미분과 적분도 아직 이해하지 못 한 처지에서 이해할 수 있을리가 없다.
수학공부 부터 다시 시작해야겠다는 생각이 들었다.
(당장 미분을 만화로 설명했다는 그 책 부터 사야겠다. )
많은 과학다큐나 실험에 관한 설명을 들었을 때
많은 학자들과 물리학자들은 우주의 원리와 그 생명의 기원에 많은 가장 많은 관심을 가지고 있고 핵심적인 주제인 것 같다.
(나의 지식으로서는 같다라고 표현 할 수 밖에 없다.)
빛 그리고 중력과 에너지 이들의 상관 관계와 그리고 원자와 분자 그리고 그 보다 더 세분화된 작은 입자들의 이야기인 양자론.
나의 관심은 생명의 기원과 노화이다.
우주의 원리라던가, 끈이론에 의한 삼차원을 넘어선 다른 시공간이라던가 그런 이론들은 뭔가 실감이 안 난다.
눈 앞에 벌어지고 있는 일이라 해도 내가 깨닫지 못하고 느끼지 못 하면 그것이 나에게 어떠한 의미인지 알 수 없는 것이다.
누군가 그랬는데.
냄새는 입자가 떠 다니는 것이라고.
냄새가 난 다는 것은 공간에 입자가 떠 다닌다는 것인데 원자 보다 작은 무언가가 떠나니며 영향을 미치는 것은 확실한 것 같다.
빛의 속도보다 더 빠르게 움직이면 늙지 않을 수 있고 다른 시공간에 갈 수 있다고 하는데 그 말이 참인지?
이러한 어렵고도 심오한 이론들은 저자가 말 했듯이 위대한 이런 실험들에 의해 증명되고 뒷받침 되는 것이다.
물리학의 중요한 과제가 빛, 중력, 에너지의 관계이므로
뢰머의 광속 측정은 중요한 실험이었다고 볼 수 있다.
그리고 마이컬슨- 몰리의 실험
이 실험은 두 빛이 방향에 따라 속도가 다를 것으로 예상했으나 실패했다.
그 후 빛은 입자와 파동의 양면성을 가진다는 것이 물리학계의 공통된 의견이 되었다.
그 이후 아인슈타인은 그러한 결과들에 의해 광속의 불변성을 가정했고 로렌츠의 변환 등을 유도함으로써 상대성이론을
탄생시켰다 라는 것인데
이 실험이 실패함으로써 빛이 입자와 파동이란 것 그리고 광속은 불변성을 가진다는 것을 증명함으로써
아인슈타인의 상대성이론에 영향을 끼쳤다는 점에서 흥미로웠다.
그런데 설명이 너무 어려워서 이해하기는 불가능했다.
나로선은 과학자들이 그렇게 정리했다니 그렇게 믿을 수 밖에 없고 아, 이 결론에 의해 빛이 파동하고 시공간이 수축한다는
것이구나 하고 외울수 밖에.
그리고, 아이슈타인의 사고 실험 또한 중요하다고 본다.
우주이론이 이 아인슈타인에 의해 발전하게 되었고 빛과 중력 그리고 에너지의 상관관계에 대해 설명을 해 주기에
소중한 실험이라고 본다.
그런데 책에 실험의 내용은 없고 이론만 나와 있다.
실험으로 입증된 것이 아니라 이론이지 않나?
이 이론으로 인해 아인슈타인은 물리학계의 가장 큰 스타가 되었다.
[ 1905년 아인슈타인은 특수상대성이론을 발표했고 그 결과 어떤 운동하는 계(界)에 대해서도 광속은 불변이고
또 에너지와 질량의 동등성을 주장했다.
그 후 1915년 발표된 일반상대성이론에서는 중력에 의한 공간의 휨 현상과 빛의 진로도 중력에 의해 굽는다고 했다. 144p]
이 단순한 몇 문장이지만 그 의미는 크고 물리학계에 던진 파장도 컸던 것 같다.
중력은 물체를 잡아당기는 힘이 아니라 물체에 의해 시공간이 휘어진다는 의미이다. 이것이 일반상대성이론이다.
외우는 중이다. 이해는 불가.
다음은 내가 본 "아인슈타인과 불랙홀" 이라는 다큐의 설명이다.
[한 행성이 태양에 인력을 가지는 이유는 두 천체 사이에 존재하는 어떤 힘 때문이 아니라 태양의 위의 시공간이 휘었기 때문에
입니다. 즉, 태양이라는 공이 주위에 커브를 만들고 지구는 그 주위를 도는 것과 같은 경우입니다.
아인슈타인이 말하는 붉은 공을 태양. 작은 공은 태양을 도는 행성 무거운 태양이 휘게 한 공간을 따라 그 공간을 운동하는 것 입니다.]
- 잡아당기는 것이 아니라 물체에 의해 시공간이 휘어지는 것
(시공간이 수축한다? 현실감이 안 생긴다. 지금 내가 존재하는 이 공간이 수축한다? )
시공간이 휘어진다?
냄새는 입자가 떠 다니는 것이고 그것들이 흘러 다닌 다는 것은 이해가 되는데 시공간 조차 수축한다는 개념은 아직도
이해하기 어렵다.
이것을 이해하려면 중력과 빛과 에너지의 상관관계를 알아야 하는데 누가 좀 쉽게 설명해 주실 분 없으신지?
이것이 바로 그 유명한 아인슈타인 박사의 일반상태성이론이라는데 말이다.
그리고 개인적으로 가장 관심을 가진 실험은 생명의 기원을 찾는 실험이다.
1953년 시카고 대학의 스탠리 밀러(Miller, Stanley) 의 실험이다.
[ 플라스크 안에 물, 메테인, 암모니아, 수소 등을 채우고 완전히 밀봉한 뒤 물을 넣은 플라스크를 가열하여
물이 증기상태로 그 연결된 공간을 순환하도록 했다.
이때 고전압에 의한 방전이 일어나게 하고 또 냉각되게 했다.
물은 다시 순환되고 이렇게 해서 생성된 짙은 색깔의 물질들은 아래로 침적되었다.
이러한 상태를 약 1주일 동안 지속한 후에 그 침적된 물질을 분석한 결과 그들(밀러와 유리)은 그 플라스크 내에
있던 탄소(메탄 형태로 있던)의 약 10-15%가 유기화합물로 변화된 것을 알았다.
그 중 약 2%의 탄소는 단백질을 구성하는 아미노산을 만들었고 그 외에도 당분, 글리신, 지방분이 생성되어 있는 것을 알았다. 293p]
라는 내용인데 단백질이 화두로 대두된다.
단백질이 생성되지 않았던 것이다.
개인적으로 의문은 암모니아가 왜 포함되었을까 이다.
암모니아가 무슨 의미인지 궁금하다.
저자의 말대로 단백질이 만들어지면 자연적으로 생명이 발생될 수 있을지 무척 궁금하다.
그리고 노화의 비밀도 단백질의 비밀을 파헤치면 알 수 있을지?
마지막의 우주 마이크로파 배경복사 실험도 흥미로웠다.
[전 우주에 배경복사의 형태로 그 온도가 남아 있고 그 온도는 절대온도 약 5k 정도가 될 것이라고 예언했다.]
처음 드는 이야기라 놀랍고 흥미롭다.
그리고 이것이 빅뱅의 잔해인 우주배경복사라는 것이라고 하니 앞으로 어떻게 이 이론이 정리가 될지 흥미롭다.
내 수준에서 이해하려고 해도 이해할 수 없는 설명이 많았다.
나름대로 이해하려고 애썼으나
어떻게 하면 이 책에 쓰인 위대한 실험들을 다 이해할 수 있을지 알고 싶다.
수학을 공부해야 한다는 것 하고 그리고 물리학의 기초를 시작해야 하나?
그리고 또 무엇이 필요한지 모르겠다.
그러나, 확실히 알겠는 것은 물리학자들은 내가 이해하지 못 할 우주의 원리를 밝히려 노력하고 있고
나와 다른 차원으로 시공간을 보고 있다는 것이다.
나도 좀 그들의 언어를 이해하고 싶다.
저자의 "청소년을 위한 유쾌한 물리상식"을 읽으면서 그 어려움에 짜증이 났었고
"물리학의 진로를 바꾼 40가지 위대한 실험"을 읽으면서는 물리학자들의 위대함에 고개숙일 뿐이다.
이 책을 다 이해하기 어려울지라도 이 책은 두고 두고 참고서적으로 두어야겠다.
그래야 물리학에 대해 무언가 말을 할 때 몇 마디라도 주워담을 수 있을 것이다.