얼마나 재미있으면 제본으로 떠서 돌려 봤을까라는 생각을 하고 봤는데 돌려 볼 만한 책이다.
물리가 한 번 빠지면 재미있어서 헤어 나오지를 못한다.
물리에서 가장 매력적인 분야는 빛의 이중성이다.
이중 슬릿으로 전자총을 쐈는데 빛이 입자인지 파동인지 확실한 예측이 불가능하다고 했는데 전자총을 쏘기전에는 파동이다가 쏘고나니까 입자였다고 했다.
점의 집합이 모이니까 파동이 됐다고 했다.
빛은 입자이면서 파동이라는 것이 모순적인데 입자들이 모이니까 파동에서 나타나는 간섭무늬가 나타났다고 한다.
전자가 입자라고 해도 모순적이고 파동이라고 해도 모순적이다.
코펜하겐의 해석에서 보면 쏘아진 전자는 간섭무늬를 만들어 낼 수 있으니까 공간적인 확장을 만들어 내고 이중슬릿의 실험에서 두 개의 슬릿을 통과하는 파동 같은 존재라고 했다.
그러니까 전자는 관측하기전에는 확률파동이고 관측하고 나면 입자가 되는 것이다.
빛의 이중성에 대해서 슈뢰딩거 방정식도 있는데 다세계해석도 있다.
다세계해석에서는 살아있는 고양이를 보는 관측자와 죽은 고양이를 보는 관측자가 동시에 이 우주에 존재할 수 있다.
그래도 슈뢰딩거 방정식을 쓰는 이유는 과학자들에게 가장 단순하고 편리한 해석이기 때문이라고 한다.
소립자의 물리학이 풀리면 이 우주의 비밀도 완전히 풀릴 것 같다.
우주의 팽창과 함께 가장 좋아하고 관심있는 분야가 소립자에 대한 것이다.
상대성이론은 항상 공부를 많이 했는데도 아직도 명확하게 규명이 안 된 것 같다.
상대성이론때문에 공간이 휘어지고 중력이 지구가 끌어 당기는 힘이 아니라 휘어진 것때문에 생기는 힘이란 걸 알았다.
상대성이론도 나중에는 결함이 있어서 불확정성의 이론이나 우주의 팽창을 설명하지 못해서 또 다른 이론으로 발전했지만 상대성이론을 알지 못하면 안된다.
아인슈타인은 우주의 팽창을 끝까지 받아 들이지 않고 세상을 떠났지만 상대성이론이나 특수상대성이론이 우주팽창이나 블랙홀을 설명해 줄 수 있다.
상대성이론과 양자역학을 결합한 루프양자중력이 있다는데 그게 뭔지도 궁금했다.
난 초등학교 6학년때부터 물리에 빠졌다.
그 이유가 선교단체에서 만난 과학고,,,카이스트오빠를 짝사랑하면서 아인쉬타인, 뉴튼, 스티븐 호킹에 푹 빠져서 블랙홀이나 상대성이론에 대한 책을 그때부터 전부 다 읽기 시작했다.
물리경시대회에도 나가고 뉴튼, 과학동아도 전부 다 읽었다.
그냥 물리를 좋아해서 아인쉬타인의 연애에 대한 책도 전부 읽고 좋아하니까 가장 잘하는 과목이 물리가 저절로 됐다.
물리를 전공하다가 취직이 잘된다고 해서 영문학과와 경영학과로 바꿨다.
그러다가 직장에서 나의 생명이 오래 못 갈 것 같다는 판단이 들어서 로스쿨로 진학하기로 했다.
사람들은 힘든 공부를 왜 하냐고 하는데 난 아주 성공하고 싶다는 생각보다는 그냥 죽을 때까지 밥먹고 살 수 있고 평생 일을 할 수 있는 직업을 가져야 겠다는 생각을 했다.
여자에게는 유리천장이 있다고 하는데 그런 것들을 이겨내고 성공하는 여성들을 보면 나 사실은 자신이 없다.
로스쿨 준비하는데 물리공부하는게 많이 들어 간다.
지금은 물리공부를 하는게 순수하게 어릴 때처럼 그냥 좋아서 한다기보다는 리트라는 시험을 더 잘보기 위해서라는 마음도 있다.
그래도 물리를 좋아했던 기억은 오래도록 남아 있어서 물리에 대한 책들을 보면 정말 관심이 간다.
물리는 수학으로 풀어 내기때문에 어렵다는 생각이 많이 드는데 물리를 공부 하고 있으면 우주와 세상에 대해서 추상적으로 많이 흘러 간다.
세상에서 조금 벗어나서 생각을 하고 자극을 받고 싶을 때 물리책을 본다.
이 책을 보면 과학고학생들이나 영재고학생들처럼 순수하게 물리를 사랑했던 그 시절로 돌아 가는 생각이 든다.
나도 과학고에 가고 싶었지만 실패했다.
과학고에 대한 로망,,물리에 대한 로망,,,이 책은 그런 로망을 채워주는 책이다.
저자 루이스 캐럴 앱스타인은 샌프란시스코의 시티 칼리지에서 물리학 교수를 지냈다.
학생들을 가르치며 생각의 오류에 빠지기 쉬운 문제, 사고력을 요하는 기발한 문제를 모아 이 책을 출간했다.
대부분의 사람들은 학교 수업에서 요구하기 때문에 물리를 배운다.
그보다 적은 수의 사람들은 자연의 숨겨진 법칙을 알기 위해 물리를 공부한다.
그들은 물체를 더 크거나 더 작게 더 빠르거나 더 강력하게 또는 더 민감하게 만드는 방법을 발견한다.
그런데 드물게 아주 소수의 사람들은 사물이 어떻게 작동하는가보다는 왜 이런 일이 일어나는가에 대한 호기심 때문에 물리 공부를 한다.
이들은 사물의 근원이 있다면 그 근원이 무엇인지 궁금해한다.
이 책이 바로 그 궁금증을 위한 바로 그 책이다.
이 책은 문제와 해설의 형식으로 되어 있다.
그것을 공부하는 방법은 문제를 잠시 읽고 멈추어야 한다.
책을 덮어 멀찍이 떨어 뜨려 놓은 다음, 문제를 충분히 생각해봐야 한다.
추론을 하면서 찬찬히 자신의 생각을 정리한 뒤에 해답을 봐야 한다.
물리에서 가장 중요한 것은 인식이다.
머릿속으로 이미지를 떠올리고 필수 사항과 불필요한 것을 구분하여 문제의 핵심에 도달하는 방법이다.
자신에게 질문을 하고 계산을 하기 전에 직관적으로 답을 추측할 수 있을 때 문제를 실제로 이해할 수 있다.
이 책의 문제를 풀 때 처음에는 기대와 다르게 정답을 맞히지 못할 것이다.
그 결과는 물리에 대한 감각이 없는 것이 아니라고 생각하고 자기 생각의 오류를 바로잡는 과정이다.
이 책을 처음 봤을 때 어릴 때 봤던 매사추세츠 물리학과 퀴즈와 비슷하다는 생각이 들었다.
물리올림피아드문제와도 비슷하다는 생각도 들었다.
어릴 때 물리에 빠져서 물리풀이를 했던 행복한 시간들이 떠올랐다.
문제를 보면 핵융합과 핵분열 문제를 풀어 보면 지구에 존재하는 천연우라늄은 아마 과거의 별들을 구성하고 있던 철 원자핵이 융합하여 만들어졌을 것입니다.
이 핵융합은 별을 뜨겁게 달구었을까요? 아니면 차갑게 식었을까요?
1.차갑게 식혔다.
2.뜨겁게 달구었다.
3.둘 다 가능하다.
융합이 일어 났으니까 에너지가 합쳐져서 뜨겁게 달구었다고 생각했는데 틀렸다.
정답은 1번이다.
가벼운 원자핵 두개가 무거운 핵을 만드는 반응인 핵융합이 태양이나 수소폭탄이 그헐듯이 항상 에너지를 방출하면서 일어난다고 생각할지도 모른다.
하지만 무거운 원자핵이 더 가벼운 원자 두 개 혹은 그 이상을 만들기 위해쪼개지는 핵분열도 원자로안에서 혹은 우라늄 폭탄에서처럼 에너지를 방출한다.
핵융합이 항상 에너지를 방출하고 핵분열역시 항상 에너지를 방출한다면 끓임없이 원자핵을 합쳤다가 나눴다가 하면서 무한한 에너지를 만들 수 있다.
이것은 비현실적으로 좋은 일이다.
만약 무거운 우라늄 핵이 철 원자핵으로 핵분열을 할 때 에너지를 방출한다면 철로 우라늄을 만들기 위한 핵융합에서는 무조건 에너지를 흡수해야 한다.
이것은 결국 모든 핵들이 적당한 무게를 갖고 싶어 하는 것으로 나타난다.
수소는 가볍고 철은 적당하다.
적당하다는게 어느정도인지 모르겠다.
그리고 우라늄은 무겁다.
그래서 수소는 핵융합을 하고 싶어한다.
우라늄은 핵분열을 하고 싶어 한다.
핵이 적당한 무게를 갖고 싶어한다는 것은 물이 아래로 흐르고 싶어 한다라고 하는 것과 같은 것이다.
물을 아래로 흐르게 하면 에너지를 방출한다.
에너지를 주면 물은 위로 흐른다.
많은 사람들은 우주가 처음 시작되었을 때 거의 수소 로 이루어져 있었다고 생각한다.
별을 구성하고 있던 수소는 더 무거운 원소로 핵융합을 했다.
수소가 더 이상 철보다 무거운 원소로 핵융합하지 않을 때까지 핵융합은 별을 빛나게 하는 에너지를 방출했다.
하지만 결국 이것은 핵들이 우라늄처럼 철보다 더 무거운 원소로 핵융합 반응을 일으키도록 했다.
왜냐하면 우라늄은 존재하니까말이다.
핵융합은 별로부터 에너지를 흡수해야 했다.
그래서 별은 우라늄을 만들면서 식었을 것이다.
우라늄이 만들어질 때 얼마나 열을 흡수했을까? 정확하게 원자로 안에서 혹은 우라늄이 철로 핵분열할 때 방출하는 에너지만큼이다.
이 책안에는 블랙홀, 화이트홀, 빛의 이중성, 파동함수, 핵분열, 핵융합, 퀘이사, 핵, 전자, 양성자, 21차원 초끈이론과 관련된 문제들이 전부 나온다.
물리를 이론으로만 만나다가 이 책에 나오는 문제들로 물리를 다시 만나니까 다차원적으로 머리를 이리저리 돌려 볼 수 있었다.
혼자 있어도 문제의 답을 계속 생각해보니까 시간가는 줄 몰랐다.
사람들이 무인도에 가면 뭘 가져갈거냐는 얘기를 가끔하는데 무인도에 갈 때 이 책을 가져가면 될 것 같다.
이 책에 나오는 다양한 문제들을 풀어 보고 답을 맞춰 보고 왜 틀렸는지 왜 맞았는지 생각에 또 생각을 해야 하니까
럭셔리한 시간죽이기를 할 수 있을 것 같다.
평상시에도 이 책을 가지고 잡생각을 안하고 물리적인 생각으로 가득채울 수 있는 문제들이다.
이 책은 평생 두고두고 시간이 날 때마다 보고 문제를 풀고 물리적인 생각을 깊이, 넓게 할 수 있는 책이다.
그러다보면 물리적인 감각이 뛰어나게 될 것 같고 우주와 지구에 대한 이해가 깊어질 것 같다.
이렇게 알게 되는 지식에 대해서는 엄청나게 애정하게 된다.