과학을 보라~

과학을 보다 - 문과생도 과알못도 재미있게 읽는 기발하고 수상한 과학책 ㅣ 과학을 보다 1
김범준 외 지음, 김지원 그림 / 알파미디어 / 2023년 11월

사랑하는 딸과 아들에게 보내는 독서편지

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오늘 이야기할 책은 <과학을 보다>라는 책이란다. 얼마 전에 유튜브 채널 ‘보다”에서 과학 관련 콘텐츠를 봤는데, 쉽게 잘 설명해 주는 것 같아서, 너희들도 같이 보면 좋겠다는 생각을 했단다. 특히 Shawn은 과학 관련된 책들도 재미있게 읽으니까 말이야. 그리고 그 채널의 콘텐츠를 책으로 엮은 것도 있다는 알게 되었어. 이미 몇 년 전에 책으로 출간되었고, 최근에는 시리즈 3권까지 출간이 되었더구나. 너희들과 함께 볼 수 있는 교양과학 책이 어떤 것이 있을까, 고민하던 찰나에 이 책이 안성맞춤이라는 생각이 들어, 우선 1, 2권을 주문했단다. 그리고 1권을 먼저 읽었단다. 글씨도 큼지막하고 그림도 잘 나와 있어서 쉽게 쉽게 읽을 수 있었어. 주제도 우리가 궁금해하는 것들이더구나. 아빠가 이미 알고 있던 내용들은 복습 차원에서 다시 한번 머릿속에 새길 수 있었고, 새롭게 알게 된 내용들도 좋았단다.

이 책의 지은이는 유튜브를 같이 진행하는 물리학자 김범준 교수님, 핵물리학자 서균열 교수님, 천문학자 지웅배 교수님, 그리고 진행을 맡은 정영진 님의 공저로 되어 있단다. 진행을 맡은 정영진 님이 과학에 관련된 궁금한 것을 물어보면 관련 있는 분이 답변하는 식으로 되어 있단다. 모두 67가지의 질문이 있단다. 아무래도 유뷰트 콘텐츠를 책으로 엮은 것이다 보니, 최근에 관심이 높은 과학 관련 내용으로 구성되어 있었어. 제임스 웹 우주망원경에 대한 질문도 있고, 영화 <테넷>에서 등장한 인버전이라는 기술에 대한 질문도 있고, AI에 관련된 질문 등 시의성을 띠는 이야기들이 있단다. 그리고 우주의 역사, 원자폭탄에 관한 이야기, 과학자들의 머릿속 등 궁금증으로 유발하는 질문들도 있었단다. 다양한 주제에, 쉬운 답변으로 너희들도 읽으면 좋겠다는 생각이 많이 들었어.

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아빠는 이 책에서 알게 된 몇 가지 사실만 전달해볼게. 너희도 학교에서 대기권이라는 것을 배우는데, 어디까지 대기권이냐고 물어본다면 지구의 중력이 미치는 데까지 대기권이라고 할 거야. 그런데 중력이라는 것이 불연속적인 것도 아니고, 거리의 제곱에 반비례하는데, 지구의 중력이 미치는 곳을 칼로 딱 자를 수가 없잖니. 그래서 이것을 두고 과거에도 과학자들 사이에 논쟁이 있었대. 결론은 편한 숫자인 100km로 결정했다는구나. 싱겁지만 나쁘지 않은 결정 같아. 그 경계면의 이름은 ‘카르만 라인’이라고 하는데, 아빠도 처음 들어봤단다.

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이 문제와 관련해 과거에 치열한 논쟁이 벌어진 적이 있습니다. 왜냐하면, 지구의 대기권은 정확하게 구분되는 경계면이 있는 것이 아니라 차츰차츰 대기의 밀도가 옅어질 뿐이니까요. 그래서 이 밀도의 변화에 따라 고도를 정해야 한다는 의견도 있었습니다. 현재 우리가 사용하는 대표적인 고도 100km 경계선인 ‘카르만 라인(Karman Line)’입니다. 그런데 왜 하필 100km로 정했을까요? 그 이유가 일반인에게는 의외라고 여겨질 수 있는데요, 그냥 100이 딱 떨어지는 편한 숫자라는 것이 이유였기 때문입니다.

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바다의 밀물과 썰물이 달과 지구 사이의 중력 때문에 일어난다는 것을 너희들도 학교에서 배운 적 있지? 그런데, 달이 1년에 3.8cm씩 멀어지고 있다고 하는구나. 새롭게 알게 된 사실.. 1년에 3.8cm라면 긴 거리는 아니지만, 100년이면 3m 인데 괜찮은 것인가?

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달은 1년마다 대략 3.8cm씩 지구에서 멀어지고 있습니다. 그 원인이 재미있게도 지구에 있는 바다 때문입니다. 달은 거대한 중력으로 바닷물을 끌어당깁니다. 달이 가까워서 바닷물을 많이 끌어당기면 썰물이 되고 해변이 넓게 드러나죠. 반대로 달이 지구에서 멀어지면 중력이 약해져 바다가 평평해지면서 밀물이 되고 해변 끝까지 바닷물이 차오릅니다. 그 속도가 무시하지 못할 수준이어서 우리나라 서해안에서는 뻘에 있던 사람들이 미처 빠져나오지 못해 목숨을 잃기도 합니다.

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지구 환경이 점점 어려워지면서, 대체 지구로 화성을 사람이 살 수 있는 환경으로 바꾼다는 SF 소설이나 영화 등이 있단다. 그런데 있잖니… 화성을 사람이 살 수 있는 곳으로 바꾸는 게 쉽겠니. 지구 사람들이 다같이 노력하여 지구를 잘 보호하고 사랑하는 것이 쉽겠니.

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외계 행성을 지구화해서 인간이 살 수 있는 환경으로 바꾸는 걸 ‘테러포밍(Terraforming)’이라고 부르는데요. 일론 머스크처럼 핵폭탄을 이용하겠다는 것 말고도 이런저런 아이디어가 있긴 합니다. 화성의 우주 궤도에 어마어마한 반사경을 올려 인간이 거주할 지역에만 햇빛을 집중적으로 쏜다거나 화성에 탄소가스를 내뿜는 공장을 대량으로 지어 온실 효과를 만들자는 이야기도 있습니다. 하지만 이 모든 게 지금 현재 과학 기술로는 많은 한계가 있는 주장입니다. 가장 중요한 건 이런 아이디어들을 실제 추진하는 데 필요한 예산을 생각하면, 현재 지구가 직면한 심각한 환경 문제를 해결하고도 남는다는 사실입니다. 지금부터라도 우리 각자가 환경을 보호하고 지구를 더 사랑한다면 굳이 화성에까지 갈 필요가 있을까요?

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오늘은 이 정도로 마칠게. 이 책은 앞서도 이야기한 것처럼 책 내용이 쉽고 알차서 너희들도 한번 읽어보면 좋겠더구나. 재미있는 과학 상식을 쌓는 기회도 되고 말이야. 그럼, 오늘은 이만.

PS,

책의 첫 문장: 우주는 무한하다고 하는데 사실 끝이 없는 공간이라는 개념이 잘 이해가 가지 않습니다.

책의 끝 문장: 무속과 같은 민간 신앙은 그 자체로 문화로서는 존중할 필요가 있지만 과학적 근거가 있다고는 생각하지 않습니다.

인류의 진화 과정을 추론해봐도 왜 부정적 사건을 더 강하게 기억하는지를 알 수 있습니다. 원시 인류가 새로운 거주지에서 식용 가능한 식물을 찾는 과정을 떠올려봅시다. 낯선 열매들을 살펴보다가 먹어도 될 것 같은 외관을 가진 열매 하나를 따서 살짝 맛을 봅니다. 운 좋게도 달콤한 맛이 느껴집니다. 그러면 그다음에도 따 먹을 수 있게 기억해둡니다. 그러다가 다른 열매의 맛을 봤는데 이번에는 쓴맛이 나며 혀가 얼얼해지고 복통에 시달립니다. 이번에도 다음번에 실수하지 않기 위해 기억에 남겨둡니다. 생존을 위해 어떤 기억을 더 오래 남겨둬야 할까요? - P140

물리학자 중에 암흑물질을 연구하는 리사 랜들이라는 유명한 분이 있습니다. 이 물리학자가 <주기적 운석 충돌의 방아쇠로서 암흑물질>이라는 흥미로운 논문을 발표한 적이 있습니다. 리사 랜들은 원반 형태의 우리 은하 근처에 거대한 암흑물질이 이중 원반을 형성하고 있다고 주장합니다. 사실 우리 은하의 태양계를 포함한 모든 별은 수평으로만 원을 그리는 것이 아니라 마치 회전목마처럼 위아래로 진동하면서 돌고 있거든요. 그런데 이렇게 한 번의 진동이 완성되는 데 총 주기가 6,000만 년입니다. 그러니까 딱 3,000만 년마다 위로 한 번 지나가고 아래로 한 번 지나가고 하는 거예요. - P208

핵융합은 다릅니다. 만약 인류가 핵융합 반응을 안정적인 환경에서 지속적으로 관리할 수 있다면, 음 어떻게 표현해야 할까요? 말 그대로 그리스 신화의 프로메테우스가 인류에게 최초로 불을 건네준 이후, 최대의 사건이 되겠죠. 핵융합의 원료인 중수소와 삼중수소는 우주에서 가장 흔한 물질로서 고갈될 염려가 없고 핵분열과 달리 부산되는 방사성물질이 적어 훨씬 안전합니다. 거의 비용이 들지 않는 영구적인 에너지원이 되겠죠. 이렇게 인류의 모든 에너지 문제가 해결된다고 상상해보세요. 도대체 어떤 미래가 펼쳐질지 저는 짐작이 잘 가지 않을 정도네요. - P259