재미 있는 물리학 책을 읽는 보람

재미로 읽다가 100점 맞는 색다른 물리학 : 상편 - 교과서보다 쉽고 흥미진진한 물리학 교실 ㅣ 재미로 읽다가 100점 맞는 색다른 물리학
천아이펑 지음, 정주은 옮김, 송미란 감수 / 미디어숲 / 2022년 3월

재미가 없으면 선택받지 못하는 시대다. 물리도 그렇다. 물리를 설명하는 방식도 재미 있어야 한다는 의미다. ‘재미로 읽다가 100점 맞는 색다른 물리학(상권)’은 거북이와 달팽이, 참새의 상대 속도를 재미 있게 설명하는 것으로 테이프를 끊는 책이다. 물리학은 물질 운동의 가장 일반적인 규칙, 물질의 기본 구조를 연구하는 학문이다.

물체의 운동은 공간, 시간, 기준틀 없이는 설명할 수 없다. 각주구검(刻舟求劍)은 운동의 상대성을 이해하게 해주는 고사성어다. 각주구검은 배를 타고 가던 중 칼을 강물에 떨어뜨리자 배에 칼 떨어진 장소를 표시 해놓고 찾으러 간다는 뜻이다. 배는 움직이고 검은 그 자리에 있음을 알아야 한다. 책은 1장 운동, 2장 힘과 뉴턴의 운동법칙, 3장 일, 에너지와 운동량, 4장 열현상 등으로 구성되었다. 사람이 걷는 현상도 흥미로운 분석의 대상이다.

사람이 두 발로 땅 위에 우뚝 설 수있는 것도 사람의 무게중심으로부터 지표면에 내린 수선(垂線)이 두 발을 지지하는 기저면의 범위 안에 있기 때문이다. 사람이 앞으로 걸음을 내디딜 때, 가령 왼 다리를 앞으로 내디디면 무게중심의 수선이 오른 다리의 기저면 범위 밖으로 나가므로 앞으로 고꾸라져야 한다. 그러나 실제로 이와 같은 상황은 일어나지 않는다.

앞으로 내디딘 왼 다리가 이미 앞쪽의 지면을 밟아 무게중심의 수선이 다시 두 다리를 지지하는 기저면 범위 안에 들어가게 되기 때문이다. 걷는 것은 끊임없이 앞으로 쓰러지는 행위인데 넘어지기 전에 하는 동작이 수평면상에서 똑바로 서서 넘어지지 않을 조건을 충족하기 때문에 바닥과의 충돌을 피할 수 있는 것이다.

책은 불가피하게 달리는 차에서 뛰어내려야 할 경우 어느 쪽으로 뛰어내려야 좋은가?란 물음도 던진다. 이는 뉴턴의 운동 제1법칙(관성의 법칙)에 관한 단서를 알게 하는 질문이다. 행성운동의 3대 법칙인 타원궤도의 법칙, 면적속도 일정의 법칙, 조화의 법칙을 발견한 케플러는 우주의 입법자라는 이름을 얻었다. 책은 배 위에 얹은 석판을 깰 수 있는 이유도 설명한다.

책은 고드름에서 피어오르는 김과 끓는 물에서 피어오르는 김은 같을까?란 질문을 던진다. 책 앞 장에 고체처럼 분명하게, 액체처럼 부드럽게, 기체처럼 날렵하게 물리학의 세계로 빨려 들어간다는 소개 문구가 있다. 재미 있는 책이다. 현실과의 연결고리가 돋보인다.