수학으로 들어가 과학으로 나오기

수학으로 들어가 과학으로 나오기 - 사고 습관을 길러주는 흥미로운 이야기들
리용러 지음, 정우석 옮김 / 하이픈 / 2019년 12월

꾸벅꾸벅 지루한 수업 시간에 한 번쯤 졸았던 기억이 있을 거예요. 음, 난 한 번도 없는데...라는 사람은 빼고.

어쨌든 선생님이 교과서 내용을 설명하실 때는 스르륵 내려가는 눈꺼풀이 흥미로운 이야기를 하는 순간에는 기가 막히게 번쩍 뜨이죠.

왜 그럴까요. 

일단 재미있으니까. 그리고 대부분 이야기들이 우리가 상상할 수 있는 범위에 있다는 것.

그래서 아이가 공부를 싫어한다면 그 이유는 재미가 없기 때문이에요.

재미없는 건 관심이 없어서 멀어지고, 점점 모르는 내용이 많아지니까 알아들을 수 없어서 더욱 싫어지는 악순환이 되는 것 같아요.

공부는 억지로 시킨다고 할 수 있는 일이 아닌 것 같아요.

스스로 하고 싶어서 해야 진짜 공부라는 것.

수학이나 과학이 어렵다는 편견이 생긴 건 그 분야에 대한 관심이 없기 때문인 것 같아요.

그렇다면 학교에서 배우지 않는 수학과 과학 이야기는 어떨까요.

뭔가 호기심이 생기지 않나요?

<수학으로 들어가 과학으로 나오기>는 사고 습관을 길러주는 흥미로운 이야기가 담긴 책이에요.

저자는 현재 중국에서 고등학교 물리 교사로 일하고 있다고 해요. 아이들을 가르치면서 교과서 밖 일상에서 생기는 호기심과 궁금증을 수학, 물리, 과학이라는 주제로 나누어 재미있는 이야기를 들려주고 있어요. 질문과 답변 형식으로 되어 있어서 어떤 부분이든 순서와 상관 없이 볼 수 있어요. 

이 책에 나오는 43개의 주제 중에서 제 관심을 끌었던 건 다음과 같아요. 학생들에게는 교과서 지식과 연계하여 과학적 사고를 넓혀갈 수 있는 즐거운 시간이 될 거예요.

◎ 어떻게 쪽지를 전달할까?  - 암호의 원리

A가 C에게 'Love'라고 적은 쪽지를 전하려 하는데 거리가 너무 멀어 B를 통해 전달해야만 한다면, 

어떻게 해야 B가 쪽지 내용을 모르게 전달할 수 있을까?

실제로 이런 고민을 하는 사람은 없겠지만 암호학에서는 암호 알고리즘의 기본을 이해할 수 있겠죠.

◎ 수학자는 도박장에서 돈을 딸 수 있을까?  - 확률론

위 질문에 대해 진짜 연구한 사람이 있더라고요. 

17세기 네덜란드의 수학자이자 물리학자, 천문학자인 크리스티안 하위헌스는 1757년에 출간한 저서 《주사위 도박 이론》에서

확률론을 이용해 도박 결과를 분석했다고 해요. 이것이 확률론의 시작이래요. 역시 호기심은 인류 발전의 원동력이네요.

혹시나 영화 때문에 천재적인 두뇌의 소유자라면 가능할 거라는 기대를 품었다면 NO!

도박은 속임수 게임이라서 수학 실력으로 이길 수 있는 게임이 아니에요. 결론은 도박은 절대 금물.

◎ 누가 더 대단할까?  - 교류 VS 직류

페러데이가 발명한 발전기는 직류 발전기였지만 요즘 우리가 사용하는 전력은 대부분 교류예요.

대부분 전기라고 하면 발명왕 에디슨을 떠올려요. 그런데 우리가 잘 몰랐던 천재가 한 명 더 있었어요. 바로 니콜라 테슬라예요.

테슬라는 에디슨이 만든 원시적인 발전기를 효율적으로 작동할 수 있는 방법을 찾아냈지만 에디슨이 약속을 지키지 않아서 에디슨 회사를 그만뒀어요.

이런, 에디슨 너무해.

만일 테슬라가 교류 발전기에 대한 판권을 오늘날까지 유지했다면, 누적 판권 비용은 아마 천문학적인 숫자가 되었을 거래요. 현재 전 세계 많은 나라에서 교류를 사용하고 있으니까요. 하지만 테슬라는 두 번이나 노벨상 수상 기회를 놓쳤고, 말년에는 경제적으로 궁핍하게 살았어요.

1943년 1월 8일 대통령이 백악관으로 그를 불렀는데, 테슬라는 전날 밤 호텔에서 숨을 거뒀어요. 비운의 천재 니콜라 테슬라, 이제는 그 이름을 기억해야겠어요.

◎ 핸드폰 터치스크린은 어떤 원리일까?

매일 사용하는 스마트폰, 태블릿 같은 터치스크린 전자제품을 보면 신기해요.

터치스크린은 손가락 위치를 어떻게 아는 걸까, 왜 장갑을 낀 손에는 정상적으로 작동하지 않을까?

시중에서 주로 쓰는 터치스크린은 대부분 축전기식 터치스크린이에요. 이 원리를 이해하기 위해서는 축전기가 무엇인지 알아야 해요.

1745년 네덜란드 레이던대학교의 교수 피터르 판 뮈스헨브루크가 전하를 저장하는 레이던병을 발명했어요. 이 병의 기본 원리는 전기가 통하는 금속 막대와 금속 사슬로 전하를 병 안에 집어넣고, 병의 안팎에 금속막을 붙여요. 이렇게 하면 전하를 병 안에 축적할 수 있어요. 

1752년 미국 독립전쟁을 이끈 정치가이자 과학자인 벤저민 프랭클린은 레이던병을 이용해 유명한 '번개 실험'을 했어요. 그는 연을 이용해 번개를 레이던병에 끌어들여 하늘의 번개와 지상의 전기가 같은 물질임을 증명했어요.

와우, 놀랍죠?  초기 인류가 불을 이용하면서 문명이 시작되었다면, 전기는 현대문명의 기폭제 역할을 했죠. 

그다음은 스마트폰을 만든 게 아닌가 싶어요. 터치스크린이 처음 나왔을 때 얼마나 신기하던지, 요즘 애들은 너무 당연하게 여기더라고요.

터치스크린의 원리는 어떤 부분과 손가락이 닿으면 축전기와 결합해 스크린의 전기장을 바꾸고, 센서와 칩을 통해 전기장과 전류의 변화를 분석하면, 손가락이 닿은 위치를 감지할 수 있는 거래요.