쿨롱의 법칙의 쿨롱은 프랑스의 엔지니어이자 물리학자였다고 한다. 쿨롱은 두 전하 간 작용력의 규칙을 알아낸 것으로 유명하다고 하는데, 척력 및 인력의 규칙을 연구했다고 한다. 1785년, 비틀림 저울 실험을 통해 두 전하 간의 척력과 전하 간 거리의 관계를 연구해 '같은 종류의 전하를 가진 두 공 사이의 척력은 둘의 중심 사이의 거리의 제곱에 반비례한다'라는 내용을 <전기력 법칙> 논문에 쿨롱은 상세히 서술했다고 한다.
전자기장의 3대 법칙 역시 전기와 자기를 다루는 데 있어 빼놓을 수 없는 중요한 규칙 중 하나임에 틀림없다.
암페어는 프랑스의 수학자로, 전류의 자기 효과에 끌려 수학을 포기하고 물리학으로 전향했다고 한다. 암페어는 전류의 자기장 방향을 판단할 수 있는 암페어 법칙을 제시했다고 하는데, 이것이 훗날 전자기력 방향의 규칙이 발견되면서 '왼손 법칙'으로 불리게 되었고, 전자기 유도 중 도체가 자기력선을 자르고 지나갈 때의 유도전류 방향에 관한 법칙을 '오른손 법칙'으로 부르게 되었다고 한다.
암페어 법칙은 '오른나사 법칙'이라고도 부른다고 하는데, '오른나사 법칙'은 전류와 자기장의 관계를 정하고 '왼손법칙'은 전류가 흐르는 도선에 대한 자기장의 작용력 방향을 정하며, 오른손법칙은 폐회로 내 일부 도체가 자기력선을 자르고 지나가며 생성한 유도전류의 방향을 정한다고.
상편에서와 마찬가지로 하편에서도 상상력을 펼쳐 봐!라는 코너를 통해 각 장의 마무리에서 앞의 설명한 내용들을 바탕으로 실생활에 적용 가능하거나 실험 가능한 내용들을 흥미롭게 다루고 있었다. 위와 같이 '간단한 나침반을 만들어보자'처럼 셀프로 나침반을 만들 수 있는 방법을 상세히 소개함으로써 호기심을 자극하는 부분은 이 책의 강점 중 하나로 보인다.
2장은 소리와 빛이라는 주제로 내용을 다루고 있다. 2장에서 다루는 핵심 내용은 위와 같은데, 이 중에서도 빛의 편광이나 소리와 음파에 대한 내용 등을 다루는 데 있어 개인적으로 1장 전기와 자기보다 쉽고 재미있게 읽혔던 느낌이다.
위와 같이 빛의 편광에서는 2009년 개봉된 영화 <아바타>를 예로 들며 3D영화 관람 시 특수 안경을 끼고 보는 현상을 횡파와 종파를 바탕으로 설명해 나간다. 매질의 진동 방향과 파동의 진행 방향이 수직을 이룰 때의 파동을 '횡파'라 하고, 매질의 진동 방향과 파동의 진행 방향이 같을 때의 파동을 '종파'라고 한다고.
쉽게 말하면 3D영화는 빛의 편광 현상을 응용한 것이라고 한다. 좌우 양쪽의 눈으로 동시에 물체를 관찰할 때, 시야가 확대되고 물체의 원근을 파악하게 되면서 입체감이 생성되는데 3D 영화는 마치 사람의 두 눈처럼 두 대의 촬영 카메라가 서로 다른 두 방향에서 동시에 촬영해 하나의 영상으로 편집하고 3D영화를 상영할 때는 편광자가 장착된 두 대의 영사기에서 두 대의 촬영 카메라로 촬영한 영상을 동시에 방영하는 방식이다. 이 경우 약간 차이가 있는 두 개의 편광 영상이 스크린에 겹쳐지게 되고, 관객이 편광 안경을 쓰고 보면 좌우 안경으로 그에 상응하는 편광 영상 하나씩만 보게 된다는 것이다.
즉, 왼쪽 눈은 왼쪽 영사기에서 내보낸 화면만 볼 수 있고 오른쪽 눈은 오른쪽 영사기에서 내보낸 화면만 볼 수 있기에 입체감이 생기는 것이다. 우리가 3D 영화를 즐길 때 편광 안경을 써야 하는 이유가 바로 이것이라고(처음 알게 된 내용).
2장도 역시 1장과 마찬가지로 상상력을 펼쳐봐란 코너가 있고 위의 사진과 같이 공기 중에서 소리가 전파되는 속도를 측정하는 방법이라든가 사람이 나이가 들어 노화가 진행되었을 때 소리를 잘 듣지 못하는 이유를 주파수를 예로 들어 이해하기 쉽게 설명하고 있어 흥미로운 내용이다.
마지막 3장은 현대 물리를 다룬다.
위와 같이 핵심 내용은 다양하나 역시 이 장은 양자역학과 핵분열과 핵융합을 주로 다룬다(내용이 어렵다). 시작은 빛이 파동인가 입자인가를 묻는 간단해 보이지만 어려운 질문으로 포문을 연다. 빛의 파동-입자 이중성을 설명하기 위해 이러한 질문으로 시작해 다양한 사례를 통해 이 내용을 보충한다.
마지막 3장의 상상력을 펼쳐봐에 서는 파동을 설명하는 유명한 실험인 슈뢰딩거의 고양이를 자세히 설명하고 있다. 또한 필름으로 소리를 보존한다는 생소하지만 흥미로운 내용도 소개하고 있다. 역시 이 책에서 손꼽을 만한 코너라는 생각이 든다.
심층학습 개념인 공부의 신 필기 엿보기 코너에서는 다양한 내용을 다루는데, 이 중에서 방사성 동위원소로 지질 시대의 연대를 추정하는 방법(=동위원소 연대측정법)을 설명한다.
생물은 살아있는 동안 신진대사를 통해 끊임없이 이산화탄소를 흡수/방출하면서 체내의 탄소-14 함량의 변화가 크지 않지만 생물이 죽으면 호흡이 멈추며 체내의 탄소-14가 감소하며 체내에 남아있는 탄소-14의 양으로 사망 시간과 생존 시대까지 추정할 수 있다는 것.
예를 들어 특정 고생물 유해 속에 남아있는 탄소 원자 중 탄소-14가 차지하는 비중이 현재 생물의 1/4이라면 이 유해 속의 탄소-14는 두 번의 반감기를 거쳤고 사망 시간은 지금으로부터 약 11460년 전으로 확인할 수 있다는 것이다.
요약
물리학을 최대한 쉽게 설명하려고 한다(상편과 하편 동일)
전기와 빛(소리) 그리고 양자역학으로 구분할 수 있다.
1편에 비해 개인적으로 내용이 어렵게 느껴졌다.
물리(학)에 대해 전반적인 이해를 돕는 책으로 추천할만하다.