우주를 읽는 키워드, 물리상수 이야기

우주를 읽는 키워드, 물리상수 이야기 - 4대 물리상수 c, G, e, h로 그려 보는 우주 그리고 우리
고타니 다로 지음, 윤재 옮김 / 초사흘달 / 2024년 9월

물리학자들을 보면 하나의 상수로 귀결되는 어떤 법칙/원칙을 찾기 위한 여정을 하는 이들이 아닌가 하는 생각이 든다. 일반인의 시선으로는 “왜 그렇게 까지?” 하는 의문도 들지만, 이들의 호기심과 지적 탐구 덕분에 이만큼 우리가 세상을 보는 관점과 기술들이 많이 깊어졌을 것이다.

그럼 어떤 물리상수들이 있을까?

여기 우주를 읽는 키워드가 되어주는 4가지 물리상수에 대한 스토리를 대중들의 눈높이에 맞춰서 설명해주는 책이 있다. c, G, e, h: 광속 c, 만유인력상수 G, 기본전하량 e, 플랑크상수 h를 의미부터 이해하기 쉬운 기본원리, 발견하게된 과정, 적용, 숨은 뒷이야기들과 우리네 생활 속에서 찾아볼 수 있는 사례들 까지, 두껍지 않은 도서인데, 알뜰하게 다 챙겨놓았다.

어떤 내용들을 학교에서 배웠던 것들도 있었지만 결과위주로 익혔던 것과는 매우 달라서, 더 재미있었다. 바로 이런 점들이 요즘 과학책들을 읽는 보람이다. 광속 c로 적용된 특수 상대성 이론에서는 익히 알고 있었던 움직이는 물체와 멈춰있는 물체 사이의 시간 차이를 이어서 에너지는 보존 된다는 전제하에 상대론적 다이어트가 흥미로웠다.

_... 광속이 지금의 1000만분의 1로 줄어든 세상에서는 생명을 유지하려면 매일 9t의 에너지원을 섭취해야 한다는 결론이 나옵니다. 단 여기서 말하는 9t의 에너지원이 산더미같이 쌓인 음식을 뜻하는 것은 아닙니다. .... 작물이 이 분자들을 만들 때는 햇빛의 에너지를 화학 에너지로 바꾸어서 분자 안에 가두는데, 이 화학 에너지 때문에 이때의 분자 한 개는 우리에게 친숙한 분자 한 개보다도 큰 질량을 가집니다. 즉 광속이 느린 세상에서 9t의 화학 에너지를 가지는 음식을 부피와 분자의 개수로 비교해 본다면, 지금 우리의 하루 식사와 그리 다르지 않을 겁니다._p83

열심히 외웠던 만유인력상수 G에 관한 내용은 우주에 대한 더 깊은 내용으로 플러스 플러스 확장되는 시간이여서 보람 있었다. 이렇게 익숙한 내용에서 출발하는 우주는 참 편안하게 느껴졌다. _ 은하는 항성들의 집합이라기보다는 암흑 물질 뭉치라고 표현하는 편이 정확합니다. 그러니까 우리가 관측을 통해 볼 수 있는 항성과 가스 등은 이 수수께끼의 질량 뭉치에 보너스처럼 더해진 물질들인 셈입니다._p112

기본전하량 e로 미시 세계의 물리 법칙이 밝혀지고, 양자 역학 까지 연결되는 내용은 역시 과학은 계속 수정변환 발전하고 있구나 하는 것을 느끼게 해주었다. 더 자세히 알고 싶은 양자 역학의 세계, 볼 때 마다 어렵지만 흥미롭다. 미래 환경의 많은 해답을 가지고 있는 이 세계, 앞으로의 변화가 더 기대된다.

물리상수의 끝판왕이라는 플랑크상수 h, 이것도 미시 세계에서 활약하는 보편 상수라고 하는데...... 양자역학의 더 깊은 버전 같았다. 미시세계부터 블랙홀까지 확장되는 여기 내용에서는 세부적인 이론들을 넘어 우주가 어떻게 돌아가는지를 어렴풋이 알게 된 듯도 싶고 바로 이런 면면 덕분에 과학자들이 끊임없는 실험과 사유를 하는구나 싶어지는 챕터였다.

세상을 이해하는 많은 방식들이 있지만, 이렇게 물리상수로 관점을 바꿔서 봐보는 것, 참 흥미롭다. 편안하면서도 섬세한 물리학을 찾는다면, 이 책으로 권하고 싶다.