위대한 과학 혁명 100

위대한 과학 혁명 100 - 밤하늘의 별부터 몸속 DNA까지 인류의 운명을 바꾼 100가지 발견
리사 제인 길레스피 지음, 유카이 두 그림, 김맑아.김경덕 옮김 / 라이카미(부즈펌어린이) / 2018년 3월

다양한 과학 기술의 결과물에 혜택을 보며 살아가는 우리들에게 과학은 당연한 인류 발전의 산물로 생각하는 경향이 있어요. 하지만 과학사를 하나하나 살펴보면 순간 순간 우리 문명을 한단계 끌어올리는 위대한 발견이나 발명이 우리 인류의 운명을 확 바꾸어버린 사실을 간과하고 그 위대함을 잊어버리는것 같아 마음 한구석이 씁쓸해지기까지 합니다. 아이와 함께 우리 인류의 문명을 바꾼 위대한 과학 혁명은 무엇이 있는지 함께 살펴보는 시간을 가져봅니다.
 

몇일전 중국의 인공위성 텐궁 1호가 기능을 다하고 지구로 떨어지면서 우주 쓰레기에 대한 관심이 높아졌어요. 제한된 환경, 제한된 자원의 지구에 사는 우리 인류에게 새로운 보금자리를 찾아야하는 목표를 위해서 우주에 대한 도전은 반드시 필요한 숙제이지요. 우리 인류의 미래를 위해 꼭 필요한 우주에 대한 위대한 과학 혁명은 무엇이 있을지요.

3면이 바다인 우리나라는 아이들과 함께 가는 체험학습에서 밀물과 썰물의 해변을 만나게 되는 경우가 많아요. 아이들은 항상 바닷물의 높이가 주기적으로 오르내리는 현상에 궁금해하지요. 뉴턴은 케플러가 수학을 이용해 증명한 코페르니쿠스의 이론과 갈릴레오의 천체 관측 결과, 그리고 자신의 만유인력에 대한 생각을 한데 모아서 달과 행성들의 움직임을 정확히 설명하여 인력이 밀물과 썰물을 만들어 낸다는 사실을 밝혀냈어요. 달과 가까운 편은 달의 인력이 강하게 작용하여 바닷물이 달 쪽으로 끌어당겨지면서 해수면 높이가 올라가고, 달 반대편은 지구 중심보다 달의 인력이 적게 작용하여 뛰쳐나가려는 힘이 생겨서 해수면 높이가 올라간다는군요.
 

나약한 인류가 적자생존의 법칙에서 살아날 수 있었던 이유 중 하나는 아마도 자신의 힘만으로 옮기기 힘든 무거운 짐을 좀 더 쉽게 나르는 방법을 찾아낸것도 관련이 있지 않을지요. 바로 바퀴가 발명되면서 사람들의 생활이 훨씬 편해지게 되었어요.  

바퀴를 이용해 만든 가장 유용한 발명품 중 하나는 바로 도르래입니다. 아이들에게 바퀴의 원리를 이용해 힘의 분산을 이해시키는 가장 좋은 모델 또한 도르래구요. 지금처럼 과학 기술이 발전하지 않았던 과거에 오늘날과 비교해도 손색이 없을 만큼 아주 크고 멋진 건축물이 만들어져 오늘날 우리들에게 감탄사를 불러일으키는 것은 바로 도르래의 힘이에요. 여러 개의 도르래를 함께 사용하여 도르래에 걸리는 여러 가닥의 줄이 물체의 무게를 나눠 들기 때문에 적은 힘으로도 물체를 쉽게 들어 올릴 수 있으니까요. 
 

지금은 초등학교 2학년인 둘째 아이가 숫자를 처음 접했을때 누가 숫자를 만들었냐고 물어보던 생각이 납니다. 오늘날 숫자가 없는 세상은 상상할 수도 없고 만약 지금 이 순간 숫자가 모두 사라져버린다면 과연 어떤 세상이 될지 궁금해지기까지 합니다. 그만큼 숫자는 사람이 발명한 가장 위대한 발명품이 아닐지요. 숫자와 관련된 위대한 발명을 살펴봅니다.

학창시절 수학을 공부한 경험이 있는 모든 엄마들은 수학에서 0의 발견이 얼마나 중요한지에 대해 들어보았을거에요. 나뭇가지 개수를 달리 하면서 숫자를 표현했던 당시 작은 수에서 큰 수를 빼면 0보다 작은 수가 나올 수 있다는 사실을 발견한 고대 중국인들은 음수의 존재를 알게 되었어요. 그들은 양수와 음수를 구별하기 위해 붉은색과 검은색 산가지로 나누어 표시했답니다. 또한 인도의 천문학자이자 수학자인 브라마굽타는 같은 두 수를 뺄셈했을 때 생기는 아무것도 남지 않은 상태를 숫자 0으로 표시하고 실제 수라고 주장하였다는군요. 0이라는 수를 통해 수학이 더 빠르고 복잡하게 발전하지 않았을지요.

빛을 통해 무엇인가를 볼 수 있다는 것의 고마움이 볼 수 없는 고통을 알지 못하는 일반인들에게는 마음에 와닿지 않을거에요. 이처럼 볼 수 있다는 혜택이 얼마나 큰지 모르는 인류에게 빛을 제대로 이해하고 활용하기까지는 아주 오랜 시간이 걸렸어요.

지동설을 주장하다 종교재판에 섰던 갈릴레오의 업적중 당시 찬사를 받았던 천체망원경을 만든 사실을 간과하는 사람들이 많아요. 리페르세이가 만든 망원경을 연구한 끝에 하늘을 관측하는 천체망원경을 만드는데 성공한 갈릴레오는 밤하늘의 별들을 좀 더 자세히 볼 수 있었어요. 지금이야 더 멀리, 더 선명하게 볼 수 있는 다양한 천체망원경이 만들어졌지만 17세기 그의 발명은 분명 인류가 우주를 향해 한발자국 더 나아가게하는 위대한 과학 혁명이 아니었을지요. 그리고 빛을 더 잘 이해하려는 그의 노력의 산물이 아닐런지...
 

소리에 대한 위대한 과학 혁명이 없었다면 오늘날 멋진 음악을 감상하는 즐거움이 없었을거에요. 소리에 대한 원리를 한 번 깨닫고 난 뒤로는 많은 것이 바뀌어 먼 곳에 있는 사람과 언제든 이야기를 나눌 수 있게 되었고 소리를 이용한 여러 가지를 이용해 더욱 즐거운 생활을 하게 되었어요. 소리에 대한 발견에 대하여 살펴봅니다.

비행기가 발명된 이래, 엔지니어와 조종사들은 늘 음속보다 빠르게 비행하기를 원했어요. 비행기가 음속에 가까운 속도로 날면 기체가 엄청나게 흔들리는 음속장벽이 생기니까요. 드디어 1947년 미국 공군 조종사 척 예거가 절대 깨질 것 같지 않던 이 장벽을 돌파하고 초음속 시대를 열었어요.

오늘날 병원에서 널리 쓰이는 초음파 영상은 몸속에 초음파를 쏜 다음, 반사되는 초음파를 실시간으로 영상화시켜 확인하는 거에요. 소리에 대한 발견중 우리 인류의 건강을 책임지는 중요한 발견이네요. 
 

일반인들은 눈에 보이는 사물에만 관심을 가지게 되지요. 하지만 너무나 작아서 맨눈으로 볼 수 없는 입자를 연구하는 학문도 위대한 과학 혁명을 일으켰어요. 그렇다면 입자란 무엇일까요?

과학자들이 자신의 생각을 사람들에게 설명하는 데 어려움을 느낀 것은 원자가 너무 작아서 맨눈으로 볼 수 없었기 때문이에요. 그래서 원자의 성질과 내부 구조를 알기 쉽게 전달하기 위해 모형을 만들어 제시했어요. 돌턴, 톰슨, 러더퍼드, 닐스 보어를 거치며 새로운 사실이 밝혀질 때마다 다른 모형이 제시되면서 변하며 원자 모형이 제시되었어요. 오늘날에는 보어의 생각과 달리 전자의 위치와 움직임을 정확하게 알아낼 수 없으며, 원자 안에서 전자를 발견할 확률만을 알 수 있다는군요. 앞으로 또 어떻게 바뀔지도 궁금해집니다. ​ 
 

연약한 인류가 자신의 질병과 부상을 해결하면서 모든 과학 혁명이 더 빠르게 진전되지 않았을지요. 몸이 아플때 병원에 가서 치료를 받지 못하거나 약국에서 약을 사 먹지 못했다면 인류의 수명은 지금처럼 백세시대를 기대하지도 못했을것이고 위대한 과학자들의 업적도 줄어들지 않았을까요. 치료에서 예방으로 의학의 개념이 바뀌고 있는 오늘날 생기지도 않은 병에 대한 유전자 치료가 대두되고  줄기세포 치료에 의한 신의 영역에 도전하는 윤리적 문제에 대한 찬반 의견을 만들어 내는 커다란 발전을 이룬 의학에는 어떠한 발견들이 있어왔는지 살펴봅니다.

​인간을 해부하는 일이 금기시되는 시대에 인체의 구조에 대해 안다는 것은 정말 어렵지만 도전해보고 싶은 영역이었을거에요. 수세기 동안 의학자들은 죽은 사람의 몸을 해부해서 어떤 기관이 어디로 연결돼 있는지, 각각 어떠한 역할을 하며 어떻게 움직이는지 등을 알아냈어요. 15세기 레오나르도 다빈치는 직접 시체를 해부하고 자신이 본것을 아주 세밀한 그림으로 남겨 놓았고, 1628년 영국 의학자 윌리엄 하비에 의해 인체의 핵심 장기가 심장임이 밝혀졌어요. 또한 하비의 30년 가까이 연구한 내용이 생물의 기능과 활동 원리를 연구하는 현대적 생리학의 탄생까지 이어졌으니 그들의 노력에 의해 거대한 의학의 한 발자국이 이루어졌다는 생각이 듭니다. 
 

오늘날 다양한 신소재로 만들어진 기계 장치와 물건, 최첨단 기기 모두 물질에 대한 끝없는 탐구와 개발로부터 이루어진거에요. 과연 물질의 연구를 통해 위대한 발견을 한 과학자의 발견엔 무엇이 있을지 책장을 넘겨봅니다.

오늘날 널리 사용되는 플라스틱은 아직도 새로운 재료이며 그 역사가 고작 100년밖에 되지 않아요. 하지만 과학자들은 이미 미래를 위해 새로운 재료를 개발하는 나노기술에 빠져 있어요. 나노기술은 ​ 커다란 물건을 아주 작게 만들 수 있을 뿐만 아니라, 재료의 성질을 전혀 다르게 만들 수도 있어요. 그 결과물인 탄소나노튜브는 우주와 지구를 연결하는 '우주 엘리베이터'를 만들 수 있을거라 기대를 일으킵니다. 또한 나노 기술을 이용해 알약을 삼키면 약이 알아서 병든 세포로 이동해 병을 낫게 하는 '스마트 알약'도 개발 중이에요. 컴퓨터 공학 분야에서는 나노기술로 만든 작은 칩을 이용해 전보다 크기가 훨씬 작지만 성능이 아주 뛰어난 컴퓨터를 선보이고 있어요. 과연 나노기술의 끝은 어디일지 기대가 됩니다.
 

제한된 에너지 자원, 그것에 의한 환경 오염으로 어느때보다 에너지에 대한 관심이 증가하고 있어요. 과학 혁명을 일으킨 에너지는 무엇이고 문제점을 해결해 우리 인류의 미래를 해결할 대책은 무엇인지 궁금해집니다.

아직도 널리 사용되지만 심각한 문제점이 대두되는 화석 연료에 대하여 살펴보도록 해요. 19세기부터 이미 화석 연료를 대체할 새로운 에너지 자원을 구해야 한다는 목소리가 높아질 정도로 언젠가는 고갈될 화석 연료는 오랫동안 사용하며 지구에 상당한 양의 이산화탄소를 축적해 온실 효과, 지구 온난화 현상을 일으키고 있어요. 인류 운명의 비극을 앞당길 화석 연료의 대안으로 재생에너지에 대한 인류의 또 다른 과학 혁명의 완성은 언제쯤 오게 될지 이 책을 읽는 우리 아이의 미래가 걱정이 됩니다. ​ 

우리 인류가 사는 지구가 축복을 받는 것은 40억 년 전에 나타난 생명체가 오늘날까지 이어지며 커다란 과학 혁명을 일으켰기 때문일거에요. 열번째 발견 생명에 대하여 알아봅니다.

오늘날 지구에 빨간 불이 켜진건 지구의 모든 생물은 혼자서는 살아갈 수 없다는 진리를 망각하고 있는 우리 인간 때문이 아닐지요. 생물과 자연환경이 꼬옥 서로 좋은 영향만 주고받을 수는 없지만 인간이 자신만을 위해 무분별한 개발로 자연을 파괴하고 오염시키면서 지구에 여러가지 문제점을 만들었기 때문일거에요. 이제는 우리 자신 뿐만 아니라 우리로 인해 생태계 전체가 흔들리고 있어요. 지금까지 살펴본 위대한 과학 혁명 100가지 발견도 중요하고 그로부터 이어질 또 다른 과학 혁명도 중요하지만 가장 중요한 것은 지구의 모든 생물은 혼자서는 살아갈 수 없다는 진리를 잊지 않고 반성하며 발견해야 할 생명에 대한 발견이지 않을지 가슴 깊게 새겨봅니다.