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물리학자의 시선 - 노벨상을 받은 위대한 물리학 실험들을 만나다 ㅣ 청소년을 위한 과학 읽기
김기태 지음 / 지성사 / 2020년 8월

이 글에는 스포일러가 포함되어 있습니다.

 지은이: 김기태

출판사:지성사

물리학이라는 말과 과학분야에서도 물리학에는 어떠한 것이 속해있는지 잘몰랐다

물론 물리학자가운데 어떠한 과학자가 있는지 사실 몰랐다.

잘 모르는 분야이기에 관심을 안가질  수도 있지만, 또한 잘모르는 분야이기에 궁금해졌다.

제목이 물리학자의 시선  아마도 일반 사람들과 다른 시선, 물리학자들만의 시선으로 바라본 이야기들이 담겨져있지 않을까 하는 생각이 들었다.

책의 앞표지에 노벨상을 받은 위대한 물리학 실험들을 만나다.

이 책속에  노벨상을 받은 여러 물리학 실험들이 수록되어져 있다는 것을 알수있었다.

노벨상은 쉽게 받을 수있는 상이 아니다.

노벨상을 만든 노벨
노벨은 다이너마이트 및 그보다 더 강력한 폭발물들을 발명하여 큰 돈을 벌었어요. 노벨은 자신의 유산을 인류 복지에 공헌한 사람들에게 나눠 주라며 왕립 과학 아카데미에 기부했어요. 이에 따라 노벨 재단이 만들어졌고, 1901년부터 노벨상을 주기 시작했어요.

노벨상은 세계에서 가장 권위 있는 국제 문화상이에요.

물리학, 화학, 생리·의학, 문학, 평화, 경제학의 6개 부문으로 나누어, 해마다 가장 뛰어난 업적을 남긴 사람에게 주는 상이랍니다.

우리나라에서는 2000년에 김대중 전 대통령이 노벨 평화상을 받았어요. 김대중 전 대통령은 북한에 식량 원조를 하고, 남북한이 서로 오고감으로써 남북한의 긴장을 없애고 화해를 이루어, 동북 아시아 지역의 평화를 가져오는 데 이바지했어요.

아쉽게도 우리나에는 물리학으로 노벨상을 받은 물리학자가 없다.

많은 사람들이 노벨상을 '복잡하고 어려운 수식이나 원리를 발견하거나 인류에 공헌할만한 발명품을 만든 사람'이 받는 것이라고 생각한다.

하지만 지금까자 노벨상 수상 이력을 살펴보면 대개는 단순한  원리에 집중하고 몰입하여 새로운 것을 발견한 사람들에게 수상의 영광이 돌아간 갔다.

저자는 이 책을 통해 노벨상을 받은 과학자들의 생각은 다른 사람들과 어떻게 다른지,또 그들에게 노벨상을 안겨 준 원리와 실험은 정말 어렵고 복잡한 것인지 밝히고자 한다.

1901년 노벨상이 재정된 이후, 아시아 지역에서는 단연코 일본이 가장 많은 노벨상 수상자를 배출했다.

물리학과 화학 분야에서만 17만명의 수상자가 있으며, 생리의학상도 5명이나

수상했다.

일본 과학자들이 우리나라 과학자들보다 실력이 뛰어나서일까?

아니면 우리나라의 과학 인프라가 뒤처지는 것일까?

저자는 이물음에 대한 답을, 책을 쓴 이유로 들며 말한다.

*작가의 말*

{작가의 어린시절에는  청소년들이 읽을 수 있는 과학에 관한 책이 없었습니다.

그런데 그로부터 오랜 시간이 지난 지금도 어린 학생들이 읽고 이해할 만한 과학의 기본원리를 알기 쉽게 설명한 책은 여전히 찾기가 쉽지 않아 보입니다.

아직 이 분야에서 단 한명의 수상자도 내지 못하고 있는  우리의 현실과 맞닿아 있을지도 모릅니다.

이는 우리 민족의 창의력이 그들보다 못한 것이 아니라, 과학의 기본원리의 중요성에 대한 인식과 이러한 원리를 찾으려는 집념의 부족 때문이 아닌가 생각됩니다.

 나의 세대가 받지 못했던 노벨상(물리학상,화학상과 의학상)을 다음 세대에는 꼭 받을 수 있는 계기를 마련해 주려는 뜻이 담겨 있습니다.}

물리학에 큰 공헌을 한 실험들의 배경과 그 원리, 과정과 결과에 대한 지식을 총 정리한 것이다.

비록 물리리는 이름을 달고 있지만 이 책은 과학의 발전 과정을 담은 역사책이기도 하고,과학자들의 고뇌와 번민을 훔쳐볼 수 있는 위인전이기도 하다.

[물리학자의 시선]은 노벨상을 받은 물리학 실험들을 중심으로 구성되어 있다.

1장부터 18장으로 이루어진 책의 구성이다.

1장 빛의 속도 측정

빛의 속도를 최초로 측정하려 시도한 갈릴레이의 실험과 목성과 이오의 일식 주기를 이용해 실제로 빛의 속도를 계산한 올레 뢰머의 이야기를 담고 있다.

 2장 엑스선의 발견

엑스선을 발견한 빌헬름 뢴트겐을 중심으로 발견 과정과 그이 과학자로서의 신념을 여실히 살펴볼 수 있는 일화를 다루고 있다. 

3장 방사선과 방사능

앙리 베크럴괴 퀴리 부부의 방사선과 방사능 연구에 대한 내용이다.

4장 전자기 유도현상

수학은 거의 하지 못했던 패러데이가 오직 실험과 발견만으로 얼마나 위대한 업적을 이루었는지 알려 준다.

5장 전자의 발견

전자의 발견은 물리학뿐 아니라 화학 생물학, 전자기학 등의 과학 분야에 지대한 영향을 끼쳤다.

6장 광전 효과

아인슈타인이 노벨상을 받도록 한 중요한 실험이다.

7장 방사선과 안개상자의 발명

우주선과 공기 입자의 반응을 연구한 블래킷의 실험 등으로 수많은 과학자들의 물리학 업적을 달성하는 데 큰 도움을 주었다.

8장 전자기파의 발견과 응용

전자기파를 어떻게 발견했는지 하나씩 살펴보고, 마르코니의 무선 통신 실험도 자세하게 소개하고 있다.

9장 알파입자 산란 실험과  원자 모형

10장 프랑크-헤르츠 실험

보어의 이론을 확인하기 위한 실험의 배경과 과정, 결과를 다룬다.

11장 기름방울 실험

밀리컨과 플레처의 기름방울 실험에 대한 것이다.

12장 진공관 발명

에디슨과 디포리스트의 진공관에 대한 내용

13장 원소 변환과 핵폭탄

핵폭탄의 원리에 대해서 다룬다

14장 질량분석기의 발명

음극선관에서의 편향 현상을 바탕으로 만들어진 질량 분석기에 대한 것이다.

15장 입자 가속기의 발명

우주의 비밀을 밝혀 줄 입자 가속기에 대한 내용이다.

16장 열전기 현상

열전기 현상에 대한 이론과 열전기 현상을 어떻게 사용할 것인지를 이야기한다.

17장 트랜지스터와 집적 회로

우리 생활에서 빼놓고 이야기할 수 없는 컴퓨터와 각종 전자 제품의 기초가 되는 발명품이다.

18장 초전도 현상과 초전도체

초전도체를 처음 발견한 오너스와 유명한 이론인 BCS 이론, 초전도체의 역사를 이야기한다.

이 책에 수록된 노벨 물리학상을 받은 주요 수상자들이 소개되어져 있다.

1901년 빌헬름 뢴트겐을 시작으로 1989년 한스 데멜트 볼프강 파울까지 소개되어져있다.

2장 엑스선의 발견

우리의 일상에서 쉽게 찾아볼수있고 자주 들어본  엑스선이 설명되어져 있어 반가웠다.

X선의 발견 과정

1895년 11월 8일, 뢴트겐은 연구실에서 실험을 하고 있었습니다.

음극선에 대한 연구를 하고 있었는데, 그날따라 늘 사용하던 음극관 대신

다른 음극관을 사용했다고 합니다.

보통 이런 관들은 방전이 일어나면 유리벽에 형광 현상이 나타나므로 두껍고 검은 종이로 완전히 덮고 실험을 합니다.

뢴트겐도 검은 종이로 완전히 감싼 다음 불을 끄고 방전관에 전원을 연결했다.

그런데 관에서 약 1미터쯤 떨어진 곳에 있던 판이 반짝거리는 것이었습니다.

그 판에는 백금사이아나이드바륨(백금시안화바륨)이라는 형광 물질이 발라져 있었습니다.

뢴트겐은 몆 번이고 실험을 되풀이한 다음, 이 현상이 음극선이나 그때까지 알려진 빛 때문이 아니라는 것을 깨달았습니다.

보통의 빛은 두껍고 검은 종일르 뚫고 나가지 못하기 때문이지요.

뢴트겐은 새롭게 발견한 광선이 빛과 같은 성질을 가지고 있음을 알았고,

또 사진 건판(필름)을 감광시키는 것도 알았습니다.

반지를 낀 아내의 손 사진을 보고 이 광선이 밀도가 높은 물질에 대해서는

투과력이 떨어지는 것도 알아냈습니다.

뢴트겐이 X선을 발견하기 전에도 여러 사람들이 방사선 때문에 일어나는 현상들을 목격했습니다.

여러 사람들이 X선에 의해 사진 건판이 감광되는 것을 보았지만 다들 실수로 생각하고 더 이상 깊이 연구하지 않아 X선을 발견하지 못한 것입니다.

특히 크룩스는 방전관으로 음극선에 대한 많은 연구를 진행하고 여러 사실을 발견했음에도 불구하고 X선을 발견하는 행운만은 가지지 못했습니다.

뢴트겐이 X선을 발견한 나이 50세였습니다.

과학사를 통틀어 보면 많은 발견이나 발명이 젊은 과학자들에 의해 이루어진 것을 알 수 있습니다.

뢴트겐은 자신의 모든 연구 노트를 읽지 말고 불태워 달라는 유언을 남겼습니다.

이 때문에 정확한 발견 경위는 알려지지 않았지만 생전에 전해진 여러 이야기를 통해 어떻게 X선을 발견했는지 알 수 있습니다.

물리학 실험에 대한 이야기 뒷장에는 인물 탐구가 수록되어져있다.

인물에대한 자세한 이야기가 적혀있다.

뢴트겐은 위트레흐트에 있는 김나지움에 입학하지만 얼마 안 되어 퇴학을 당했습니다. 이상한 그림을 그려 선생님을 조롱한 친구가 누구인지 끝까지 발히지 않았기 때문입니다.

그 후로 여러번의 어려움을 겪었던 뢴트겐  하지만 뷔르츠부르크 대학교의 제안으로 물리 연구소의 소장을 지냈으며 1894년에는 총장으로 선출되었습니다.

1900년에는 뮌헨 대학교 교수 겸 물리 연구소 소장이 되었으며, 은퇴한 지 3년 후인 1923년 2월 10일 , 78세의 나이로 세상을 떠났습니다.

3장 방사선과 방사능

방사선의 발견 과정

X선의 발견은 20세기 물리학이 새롭게 도약하는 계기가 되었습니다.

프랑스의 과학자 앙투안 앙리 베르렐은 비슷한 실험을 통해 X선과는 조금 다른 우라늄에서 나오는 방사선을 발견했습니다.

그의 조교였던 마리 퀴리는 다양한 연구를 진행해 방사선과 방사능의 특성을 밝혔습니다.

[과학 속으로]라는 주제로 설명되어진 부분

학교 다닐때 배웠던 원소, 원자량,원자 번호대한 설명이 되어져있다.

6장 광전효과

복사기와 레이저 프린터의 원리

현재 우리가 사용하는 복사기는 1938년에 미국의 체스터 칼슨이 발명한 것을 1950년 말, 제록스사가 완성한 것입니다. 칼슨은 광전도체의 성질을 이용하여 최초의 복사기를 만들었습니다.

왼쪽 그림은은 토너를 드럼에 뿌리는 과정

오른쪽 그림은 레이저 프린터의 원리를 나타낸 것입니다.

전자공학 분야의 발전 과정을 살펴보면 대부분의 새로운 현상들은 얼마 후 더 발전된  형태로 발견되거나 교체되곤 했습니다.

하지만 칼슨의 방법을 대체할 만한 더 나은 복사 기술은 거의 80년이 지난 오늘까지도 발견되지 않았습니다.

칼슨의 발명이 얼마나 획기적이고 뛰어난 것인가를 알수 있는 대목이지요.

여러가지 물리실험애 대한 이야기들을 읽다보니, 쉬운 내용들이 아님에도 책의 내용에 몰입하여 읽게 되었다.

책의 뒷편에는 찾아보기와 그림 출처가 수록되어져 있다.

 [물리학자 시선]은 노벨 물리학상을 수상한 물리학자들의 사고법

즉, 천재들의 생각 루킨을 알게 되는 책이다.

매 장마다 실험과 원리를 소개하며 '노벨상은 복잡하고 어려운 실험이나 원리를 발견한 사람이 받는 것이 아니다'라고 강조하고 있다.

어렵게 느끼는 물리학을 쉽게 풀어내는 동시에 왜 '기본'이 중요한지 알려 준다.

특히 여러 번 기회가 있었음에도 불구하고 노벨상의 영광을 다른 이가 가져가는 것을 본 과학자들의 사례를 들어 아무리 간단한 원리와 실험이라도 가볍게 보지 않고 반복하고 집중하는 과학자의 자세를 본받고 배우기를 바란다.

 **허니에듀 서평단으로 '지성사 출판사로부터 도서 협찬을 받았지만 본인의 주관적인 견해에 의하여 작성되었습니다.**

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