만화로 만나는 중력

그래비티 익스프레스 - 중력의 원리를 파헤치는 경이로운 여정 ㅣ 익스프레스 시리즈 1
조진호 글 그림 / 위즈덤하우스 / 2018년 2월

사랑하는 딸과 아들에게 보내는 독서편지

0.

너희들이 과학에 흥미를 느끼고 좀더 재미있게 공부할 수 있겠다는 생각으로 만화로 중력을 이야기하는 <그래비티 엑스프레스>를 샀단다. 그런데 너희들이 보기에는 아직 책이 좀 어려운 것 같았어. 오히려 과학을 좀더 쉽게 접하고자 하는 어른에게 맞는 책 같았단다. 이 책은 지은이 조진호 님께서 출간한 익스프레스 시리즈의 첫 번째 책인데, 디자인이 일단 멋지단다. 이 시리즈가 모두 네 권인데 이 네 권을 함께 모셔두면 책장이 폼이 나더구나. 천천히 한 권씩 읽어봐야겠구나. 너희들도 좀 더 크면 읽어보면 좋겠어. 눈이 튀어나올 정도로 재미있는 것은 아니지만, 만화로 중력과 중력을 연구하는 과학자들을 잘 그려냈단다.

1.

이 책은 인류가 중력을 원리를 알아가는 과정을 그렸다고 할 수 있단다. 지구 상의 물체는 왜 떨어질까에 대한 고민을 오래 전부터 해봤단다. 그리고 우리가 살고 있는 지구가 어떻게 생겼는지, 달과 태양의 정체는 무엇인지 고민들을 많이 했단다. 기원전 600년 전 아낙시만드로스라는 사람은 이 세상이 둥글게 휘어져 있다고 생각했단다. 하지만 어딘가에 지탱하고 있어야 한다고 생각했는지 윗부분은 둥그렇게 생겼지만 아래쪽은 원통 모양이라고 생각했다는구나.

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피타고라스는 세상 만물을 수로 이루어졌다고 생각했어. 그리고 지구와 우주를 모두 구 모양이라고 생각했대. 지구와 태양은 우주의 중심으로 돌고 있고, 우주는 규칙성을 가지고 있으며 그 규칙성은 수로 이해할 수 있다고 했어. 지금 와서 보면 피타고라스는 대단한 통찰력을 가지고 있던 것 같구나. 기원전 5세기 아낙사고라스라는 사람은 달이 태양의 빛을 반사하는 것이라고 했다는구나. 이 분의 추측도 정확하게 맞았구나.

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기원전 300년대에서 200년대를 살던 아리스타르코스라는 사람이 있었어. 그는 지구가 하루 한번 스스로 돌고, 지구가 공전한다고 주장을 했어. 태양은 우주의 중심이라고도 주장을 했는데, 이것은 그의 생각일 뿐 증명은 하지 못했단다. 그래서 많은 사람들로부터 무시당했다고 했어. 그리고 그는 우주의 크기를 측정하려는 시도도 했다는구나. 이런 사람들의 생각들과 연구가 점점 쌓이다 보니, 시간이 흐르면서 더 훌륭한 사람들도 출현한단다.

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에라토스테네스라는 기원전 2세기 사람이 있는데, 이 사람은 과학 교과서에도 등장하는 사람으로 아빠도 이름이 어렴풋이 기억나는구나. 그의 이름은 어렴풋이 기억하지만 그가 한 일은 아주 정확히 기억한다. 그는 지구가 둥글다고 생각하고 기둥의 그림자를 이용해서 지구의 반지름과 둘레를 구한 사람으로 유명하단다. 그가 사용한 이 방법은 수학적으로도 올바른 방법으로 그가 잰 지구의 반지름은 실제와 10% 정도밖에 차이가 나지 않는다고 하는구나. 예전에 너희들이 지구의 크기가 얼마냐고 물어봤을 때, 아빠도 에라토스테네스의 방법대로 지구의 반지름을 잴 수 있다고 설명해 준 적이 있는데, 기억들을 하고 있는지 모르겠구나. 에라토스테네스는 월식을 이용하여 달의 크기가 지구의 약 4분의 1이라는 것도 구했단다. 그것뿐만 아니라 달까지의 거리, 태양의 크기, 태양까지의 거리도 구했다고 하니 정말 대단한 사람이로구나.

2.

여러 가지 증거들을 보면 지구가 둥글다고 생각하는 사람들이 많아졌어. 하지만 그들이 갖는 한가지 의문점이 있단다. 지구가 둥글면 반대편에 있는 사람들은 어떻게 되는가? 라는 의문점이야. 그냥 다 떨어지고 아무도 살지 않나? 그리고 지구도 그렇게 둥근 상태로 떠 있다면 어딘가로 떨어져야 하는 것 아닌가? 이런 생각도 갖게 되었어. 유명한 철학자 아리스토텔레스는 물체가 떨어지는 낙하 현상을 근본 원소들이 자기 자리로 돌아가려는 본성이라고 설명했단다. 그리고 우주의 중심은 지구라고 했고, 지구 상의 물체가 지구로 떨어지는 것은 지구가 중심이기 때문이라고 했어. 그렇다면 별이나 태양은 왜 안 떨어질까? 그것에 대한 설명은 지상 세계와 천상 세계는 다른 규칙을 가지고 있다고 했고, 그것에 대한 것을 모두 논리적으로 설명했다고 하는구나.

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프톨레마이오스라는 사람은 지구가 중심이고 하늘이 지구를 중심으로 돈다고 하는 천동설을 주장하였는데, 그는 이 천동설의 설명을 위해 하늘의 별과 태양과 달의 움직임도 설명했어. 천동설에 짜 맞추려다 보니, 예외적으로 움직이는 별들이 많았지만 말이야. 그렇게 예외적인 것들이 많다면 자신의 주장이 잘못되었을 것이라고 추측하면 좋았을 텐데… 프톨레마이오스의 주장은 아주 오랫동안 정답으로 이어졌단다. 중세 코페르니쿠스와 임페투스가 지동설을 주장할 때까지 이어졌단다. 하지만 여전히 물체가 낙하하는 이유에 대해서 설명하지 못했단다. 행성 운행의 3 법칙으로 유명한 케플러는 낙하하는 물체의 원리가 ‘질량’ 자체라고 생각을 하게 되었단다. 그리고 뒤이어 점점 위대한 과학자들이 출현한단다.

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갈릴레이는 망원경을 개조해서 목성의 4개 위성을 관찰하게 되면서, 지구가 태양 주변을 공전한다는 것을 증명하게 돼. 낙하하는 물체에 대해서도 연구를 하는데, 그는 낙하속도가 높이와 시간 사이의 규칙성을 발견하게 된단다. 관성이라는 개념을 처음으로 정의하게 되는데, 후에 뉴턴이 정의한 관성과는 조금 다르지만, 갈릴레이는 모든 운동을 하는 물체는 현 상태를 유지하려는 성질이 있는데 그것이 관성이고, 그 관성 때문에 행성들이 원운동의 궤적을 따른다고 했어. 그러니까 지구나 행성이 태양의 주변을 돌고 있는 것을 관성이라는 개념으로 설명하였단다.

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드디어 뉴턴이 등장하여 중력에 대해 정확하게 정리한단다. 만유인력 법칙이라는 것으로 중력을 정의하고 지구 상에 모든 물체는 떨어진다고 할 때 항상 의문이었던 ‘달은 왜 안 떨어지는가?’에 대한 질문에, 뉴턴은 달도 지구로 떨어진다고 설명하였단다. 뉴턴이 중력의 정체를 풀어내고, 역학 법칙을 정립했지만 결국 중력이 어떻게 전달되는지는 풀지 못했다고 하는구나.

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현대로 넘어오면서 과학자들은 빛에 대해 연구를 하기 시작하는데, 이 책의 후반부는 그런 빛에 관한 과학자들의 연구를 설명한단다. 왜 중력 이야기를 하다가 빛의 이야기까지 할까? 라는 생각이 들겠지만, 그것은 뉴턴의 상대성 이론을 이야기하기 위한 전채라 볼 수 있단다. 빛 마저 중력에 의해 휘어지는 것을 설명하고, 시공간도 구부러진다는 상대성 이론 말이야. 상대성 이론은 이전에도 여러 번 이야기해서 오늘은 생략할게.

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이 책은 이 정도에서 마무리를 했단다. 너희들이 좀 커서 중력에 관심이 있다면, 오구리 히로시 님의 <중력, 우주를 지배하는 힘>와 오정근 님의 <중력파>을 읽어보면 좋을 것 같다는 생각이 들었단다. 물론 이번에 아빠가 읽은 <그래비티 익스프레스>도 좋고…

PS:

책의 첫 문장: 쪼로록

책의 끝 문장: 이것 또한 멋진 꿈이 아닌가.