찻잔 속 물리학

찻잔 속 물리학 - 런던 대학교 물리학 교수가 들려주는 일상 속 과학 이야기
헬렌 체르스키, 하인해 / 북라이프 / 2018년 3월

학창시절 가장 어려워했던 과목 중 하나는 물리학이다. 고등학교 때의 물리 과목이 대학에서는 물리학으로 한 단계 업그레이드 되었으며 물리를 이미 배웠다고 해서 물리학이 만만했던 것은 결코 아니었다.

수학과 마찬가지로 일반인들이 친숙하게 다가갈 수 있는 과학, 그 중에 물리학에 관련된 책은 아주 많다. 나도 학생 때 그런 류의 책을 많이 봐 왔고 특히 우주와 시간에 대한 책은 이해도 안 되면서 열심히 읽었던 기억이 난다.

<찻잔 속 물리학>은 영국의 물리학자이자 대학교수인 헬렌 체르스키가 쓴 책으로 그녀는 우리가 일상에서 쉽게 경험하는 여러 현상 속에 물리학이 숨어있고 이것을 알면 우리의 시각이 달라진다고 말한다. 물리학의 기본 원리에 익숙해지면 물리학의 패턴들이 어떻게 맞춰지는지 이해할 수 있다고 한다.

책에는 총 8가지 물리학 법칙(또는 요소)이 나오며 이 법칙들은 모두 우리의 일상생활 속에서 접하게 되는 실제 경험들을 가지고 설명을 한다.

8가지 물리학 법칙 및 요소는 다음과 같다.

기체법칙 중력 표면장력과 점성 평형 파장 원자 회전 전자기

팝콘을 다른 곡식이 아닌 옥수수로 만드는 이유는, 옥수수 알갱이는 내부에 수분을 많이 함유하고 있기 때문이다. 옥수수 알갱이에 열이 가해질 때 안에 있는 물분자의 움직임이 빨라져 압력이 높아지다가 결국 폭발을 일으키는 것이다. 이때의 알갱이 내부 온도는 180도에 이르고 압력은 대기의 10배가 된다. 압력이 높아지면 분자의 속도가 빨라지는 것은 향유고래가 숨을 쉴 때도 나타난다. 향유고래가 먹이인 대왕오징어를 찾아 500~1000 미터 깊이의 심해까지 내려가기 위해서는 그 안에서 견딜 수 있는 폐의 기능이 필요하다. 향유고래의 페는 아래로 내려갈 수록 부피가 줄어들어 외부의 압력을 견뎌낸다. 수면 아래 1 킬로미터까지 내려가면 고래의 폐는 수면 위에 있을 때의 1%까지 줄어든다.

오리가 차가운 물에 다리를 담글 수 있는 이유는 '역류 열 교환'이라는 방법을 사용하기 때문이다. 이것의 핵심은 열의 이동이다. 열은 높은 곳에서 낮은 곳으로 에너지가 이동하는데 오리는 다리의 온도를 최대한 낮춰 수온과의 차이를 최소화함으로써 열이 이동하는 속도를 느리게 한다. '역류 열 교환' 방식을 통해 오래의 혈액은 물갈퀴 쯤에서 강물의 온도와 거의 같게 되는 것이다. 두 온도 차이가 적어 다리에서 손실되는 열은 극히 적다. 

책의 저자는 본인의 경험을 바탕으로 다양한 이야기를 하고 있는데, 그녀는 물리학의 교수이기도 하지만 험난한 바다에서 실제 실험을 해야 하는 해양학자이기도 하다. 또 그녀는 요리를 좋아하고 20대 때에는 수년간 스프링보드다이빙 선수와 감독을 활약하기도 했다. 이와 같이 본인이 직접 경험한 일들에 물리학적 호기심을 곁들여서 독자가 이해할 수 있도록 쉽게 설명해 주고 있다.

그러나 책을 보면서 많이 힘들었던 게 사실이다. 저자가 나름 쉽게 설명하는 것 같긴 한데 왠지 모르게 어렵다고 느껴지는 게 많았다. 어쩌면 저자가 예로 들었던 많은 소재들이 우리의 문화나 생활과는 다소 다른 것이 있었던 때문일지도 모른다.  물론 그녀가 설명하는 더 많은 소재들은 우리에게도 친숙하고 쉽게 접할 수 있는 것이긴 하다. 아니면 책에 나오는 많은 지명들로부터 이질감을 느낀 때문인지도 모르겠다.

그래도 어려운 물리학 사실들을 많은 예제와 쉬운 표현으로 설명하고 있기 때문에 집중해서 읽는다면 지식 향상과 궁금증 해소에 큰 도움이 될 수 있을 것이라 생각한다.