신비한 달의 이야기

암스트롱이 들려주는 달 이야기 - 과학자들이 들려주는 과학이야기 53 ㅣ 과학자가 들려주는 과학 이야기 131
정완상 지음 / 자음과모음 / 2005년 9월

우주학이 매우 신비하다는 것은 누구나 인정하지 않을 수가 없다. 그 중에서도 지구를 돌고 있는 달은 우주선이 발명되기 이전에 인류에게 커다란 신비에 싸여있는 존재였다. 그래서 사람들은 달에대한 탐구와 열정을 통해서 아폴로 11호가 달에 착륙하는 결과를 맞이했다. 책을 통해 달에 대해 암스트롱 선생님에게 참으로 많은 것들을 배울 수가 있었다.  

우선 달은 지구의 하나밖에 없는 위성이며, 지구가 이 달을 하나라도 가지게 된 것이 다행이라 여겨야 한다. 왜냐하면 수성, 금성과 같이 위성이 없는 경우도 있고 화성은 달이 두 개나 있긴 하지만 그 크기가 너무 작아서 그 모양이 매우 울퉁불퉁하다.(중력이 작아서인 까닭은, 중력이 강하다면 중심에서 전체를 강하게 끌어당기므로 구 형태가 되어야 하는데, 이 둘은 그러하지 못했기 때문이다.) 달은 이 중력이 지구에 비해 매우 약해서, 폴짝 뛰어오르면 지구에서의 높이보다 훨씬 높이 뛰어오를 수 있다. 그 중력의 크기는 지구에서에 비해 약 1/6이다. 

달을 천체망원경으로 자세히 관측해보면, 마치 구멍뚫린 치즈처럼 곳곳이 움푹 패여있다. 이 곰보자국들은 왜 생겨있는 것일까? 지구에는 대기권이 있어 소행성이 진입할 때마다 공기의 마찰로 인해 대부분 대류권이 들어오기 전에 다 타 없어져버린다. 하지만 달은 대기는 커녕 물조차 없으므로 소행성이 충돌해 크레이터가 생기더라도 이 크레이터의 흔적을 없앨 바람조차도 없는 것이다. 그래서 과거 닐 암스트롱이 달에 가서 찍고 온 발자국이 지금도 그대로 남아있다고 한다. 

달에 토끼가 살지 않을까? 라는 생각을 버린지는 이미 오래되었지만, 그만큼 과학적으로 달에 대해서 더 궁금한 점이 많아진다. 앞으로 과학자가 되어서 천체에 관한 연구도 해 보고 싶다.

가족들에게 어떤 비밀들이 숨겨져 있을까?

시크릿 패밀리 - 평범한 일상 속에 감춰진 생생하고 놀라운 가족의 비밀!
데이비드 보더니스 지음, 정은영 옮김 / 생각의나무 / 2007년 9월

시크릿 하우스에 커다란 감명과 재미를 얻고서, 어머니를 졸라 시크릿 패밀리도 구입했다. 하물며 집 안에도 우리가 알지 못했던 온갖 재미난 과학들이 숨겨져 있었는데, 가족들에게도 이런 비밀이 숨겨져 있지 말란 법이 있던가? 이제 한 가정에서 생기는, 미생물의 세계에서부터 우리가 먹는 음식의 비밀까지 모두 다루는 재미난 여행이 시작된다. 

아빠, 엄마, 맏이 딸, 둘째 아들, 그리고 막내 아기로 이루어진 다섯 명의 가족. 부모와 연령대별로 있는 아이들이기 때문에, 각각 겪고 있는 환경도 분명히 다를 것이다. 자, 그럼 이들 가족에게 붙어있는 온갖 비밀들을 모두 풀어헤쳐보자. 

예전부터 알고 싶었던 것이지만, 햄버거는 어떻게 그런 싼 단가를 유지할 수 있는 것일까? 가게에서 아무리 100% 깨끗한 고기라고 써붙이더라도, 그렇지 않다는 것은 모두가 인정할 수밖에 없다. 보통 스테이크 육질정도의 고급 고기를 써서, 아니 그정도가 아니더라도 가정에서 먹을 수 있는 일반적인 살코기만큼으로라도 햄버거를 만들려 한다면 그 단가는 당연히 일반 식사비만큼까지 뛰게 된다. 그러므로 당연히 소의 온갖 내장을 버무리고, 고급 소의 가장 쓸모 없는 지방을 같이 뭉여서 패티를 만든 후에 식욕을 돋구는 흰 색의 초크를 빵에 섞어서 색깔을 낸 후 가장 저급 품질의 토마토와 야채로 햄버거를 완성시킨다. 

햄버거 옆에 빠질 수 없는 게 꼭 있다. 바로 탄산음료. 이산화탄소가 톡톡 터지는 이 맛의 비밀을 잔뜩 안고 있는 음료. 때때로 마시는 사이다 한 컵이 매번 당신의 치아를 녹이고 있다는 사실을 아는가? 사이다를 너무 좋아해서 이빨이 기형이 된 아이의 이빨 사진을 보고 매우 충격적이었다. 약산이라도 매일 일부러 마신다면 그렇게 되는 결과이다. 또한 이 음료를 마심으로써 매일 몇푼의 설탕을 입속에 붓는 격이다. 

갓 자라나는 아이를 위해서 만드는 분유. 그러나 제조업자들이 과연 이 순수하고 깨끗하게 자라나야 할 아이들을 신경쓴다고 생각하는가? 그들은 이윤 추구를 목적으로 한다. 우선 모든 재료가 가장 저급품질임이 사실이고, 벽지 페이스트의 주요 성분인 폴리머로 부피를 매우 크게 늘린다. 또한 버려진 과일의 속이나 심지어 초크도 첨가된다. 그래도 물과 섞이면 모두 먹을 수는 있다고 하니, 인간이 과연 깨끗한 환경속에서 살고 있는지 매우 의문이다.

시크릿 패밀리를 통해서, 이제는 더 이상 먹고 싶지 않은 음식들이 많아졌다. 그래도 모든 음식들이 현실적으로 그러한 입장에 취해 있으니, 어쩌겠는가? 운명을 받아들이고, 모든 것을 원래 하던대로 할 수밖에 없다.

전기의 발달과정, 그 영웅들을 만나보자!

일렉트릭 유니버스 ㅣ 공학과의 새로운 만남 18
데이비드 보더니스 지음, 김명남 옮김 / 생각의나무 / 2005년 3월

지금의 110V와 220V의 전기를 손쉽게 코드에 꽂아서 쓸 수 있게 된 까닭은 누구 덕분일까? 교류전기를 발견한 것은 누구일까? 전화기는 누가 발명했을까? 전자석을 만든 사람은 누구일까? 1836년, 새뮤얼 모스가 모스 전신기를 개발했고 1875년 알렉산더 그레이엄 벨이 메이블에 대한 사랑을 통해서 전화기를 발명, 특허를 낸다! 과학을 사랑하게 된 계기는 다양하다. 순수하게 좋아할 수도 있지만, 벨처럼 이성에 대한 사랑을 통해서 과학에 몰두하기도 한다. 

컴퓨터의 주요 물질이 바위에서 왔다는 사실을 아는가? 바위를 이루는 지각의 8대 구성요소중 하나, 규소가 트랜지스터를 이루는 물질이 된다. 트랜지스터는 진공관이 발견된 이후, 그 작은 크기에 진공관보다 더 뛰어난 기능을 했기 때문에 컴퓨터의 부피를 매우 작게 만드는데 커다란 공헌을 했다. 

토마스 에디슨은 발명의 아버지라 불리우며, 그는 1000번의 실패를 거듭하고서 전구를 발명하게 된 일화로 매우 유명하다. 사진을 봐도 알 수 있듯이, 토마스 에디슨은 온화한 성품의 소유자가 결코 아니었다. 에디슨보다 더 뛰어난 발명 능력을 지녔던 테슬라를 그는 그보다 뛰어난 것을 인정하지 못핬기에 발명계에서 있는대로 바닥까지 내몰았다. 테슬라는 그의 스승에게 심지어 자신에게 왜 이러냐는 소리까지 했다고 한다. 

그런 테슬라의 유명한 발명중의 하나가 교류전기이다. 지금은 이 교류전기를 통해서 각 가정에 엄청난 양의 전기를 손쉽게 공급할 수 있는데 에디슨이 어떤 방식으로 이 발명품을 쓸모없는 인명피해장치로 만들었냐면, 고양이와 개에게 교류전원장치를 연결해 전기를 흘려보내자마자 감전으로 까맣게 타 죽은 것을 통해서 테슬라의 발명품은 사람을 죽일 수 있는 쓸모없는 것이라고 했다. 시대를 잘못 타고난 테슬라의 명복을 빈다. 

지금도 과학계에서는 끊임없는 발전이 이루어지고 있다. 이제는 종교와 같은 것에 과학의 발전이 걸림돌이 되지 않는다고 하더라도, 이미 부를 쌓은 사회적 지위가 있는 과학자가 새로운 과학의 씨앗을 짓밟지나 않을까, 하는 걱정이 든다. 전기도 다양한 과정을 거쳐서 발전한 것처럼, 과학의 여갓도 제대로 발전할 수 있기를 빈다.

날기 위한 시샘, 비행기를 만들다

레오나르도 다 빈치가 들려주는 양력 이야기 - 과학자들이 들려주는 과학이야기 19 ㅣ 과학자가 들려주는 과학 이야기 131
송은영 지음 / 자음과모음 / 2005년 5월

송은영 선생님의 글은 언제나 재미있다. 언제나 지루한 이론 끝에 나오는 이야기 부록은 없지만, 내용 자체가 재미있기 때문에 읽으면서도 전혀 졸립지가 않다. 레오나르도 다 빈치는 보통 최후의 만찬, 모나리자를 그린 위대한 화가로 묘사되지만 그는 동시에 수많은 발명품과 그 제작도를 그린 위대한 과학자이기도 했다. 그의 비행기와 헬리콥터 구상도를 현대 사람들이 그대로 직접 제작해보니, 실제로 날기까지 했다고 한다. 그 정도로 비행기와 양력의 원리에 대해서 꿰뚫고 있었던 레오나르도 다 빈치 선생님이 들려주는 비행기의 역사와 그 원리를 알아보도록 하자.

고대부터 사람들이 날고 싶다는 사실을 알려주는 이야기로는 그리스 로마 신화의 이카로스 이야기가 있다. 이카로스는 고대의 위대한 발명가 다이달로스의 아들로, 다이달로스가 큰 죄를 지어 크레타의 미궁에 갇혔을 때 같이 그 속에 있었고, 다이달로스는 비둘기의 깃털과 밀랍을 이용해 날개 두 쌍을 만든 후에 아들 이카로스와 함께 미궁을 탈출한다. 다이달로스는 미리 아들에게 경고를 했으나, 아들은 하늘 더 높이 날다가 태양의 뜨거운 열기로 인해 밀랍이 다 녹자 그대로 바다로 떨어져 익사한다. 이카로스의 꿈은 죽음으로 끝났지만, 사람들은 그의 이야기속에서 더 높이 날아가려는 인간의 용기의 모습을 엿본다.

이카로스 뿐만이 아니다. 근대에 라이트 형제가 플라이어 호를 개발하기 이전에는 피에르 몽골피에 형제가 열기구를 발명, 릴리엔탈 형제는 새를 관찰해 글라이더를 제작했다. 이 릴리엔탈 형제에게 큰 감명을 받고서 비행기 연구를 시작한 라이트 형제가 새들을 모델로 계속되는 관찰 끝에 가솔린 엔진을 탑재한 동력비행기를 만들게 된다.

하지만 정말 양력의 원리란 무엇일까? 양력의 기초가 되는 법칙은 작용반작용 법칙이다. 이 힘은 가상의 힘이지만 실제로 느낄 수 있는 힘이다. 신체의 일부를 벽에다가 세게 박으면, 벽에도 충격이 가지만 벽은 우리가 벽을 때린 만큼 똑같은 힘으로 되받아쳐 우리에게 고통이 전해진다. 양력도 비슷한 원리이다. 새가 날면서 날갯짓을 해 공기를 아래로 밀면, 공기는 새가 공기를 밀어낸 만큼 새를 위로 민다. 이렇게 해서 새는 떠있을 수 있는데, 날개의 기하학적인 모양을 통해서 날갯짓을 매우 적게 하면서도 오랫동안 공중에 떠있을 수 있다. 물론 새가 뼈도 속이 비어있고, 그 무게가 매우 가볍다는 것도 새가 날 수 있는 이유 중 하나이다.

다 빈치와 함께 배운 이번 양력 수업은 매우 재미있었다. 언젠가 인간도 새처럼 진화해서 어떠한 도구의 도움 없이 직접 날 수 있는 날이 오지 않을까?

양자역학, 그 원리를 깨닫다

파인만이 들려주는 불확정성 원리 이야기 - 과학자들이 들려주는 과학이야기 03 ㅣ 과학자가 들려주는 과학 이야기 131
정완상 지음 / 자음과모음 / 2005년 2월

수학중에서도 가장 어려운 양자역학의 기본 원리는 바로 불확정성의 원리라고 한다. 불확정성의 원리는 이해하기가 매우 어려워서 심지어는 어른들조차도 한참 공부해야 겨우 깨닫는 것이라고 한다. 양자 역학은 원자에서 존재하는 물질이 어느 위치에 있는가, 하는 것을 이용한 수학이다. 물론 양자역할을 어렵게 생각할 필요는 없다. 단지 원자에 대해서 조금만 더 안다면 양자역학은 자연스레 배우게 될 테니 말이다.

파인만이 말하길, 원자를 이루는 또다른 더 작은 물질이 있다고 했다. 사람들은 세상에서 가장 작은, 더이상 쪼갤 수 없는 것을 원자라고 정의했다. 그런데 이 원자를 이루는 더 작은 물질이 등장했으니, 바로 쿼크였다.

양자역학의 기본을 이루는 불확정성 원리는 어려워 보여도 매우 간단하다. 눈을 감아보자. 우리 근처에 10개의 하얀 구슬이 굴러다니고 있다. 그 중에서 하얀 구슬에는 1에서 10까지 적혀있는데 우리가 검은 구슬을 던져서 4가 적혀있는 구슬을 맞출 확률은 얼마나 될까? 대부분 불가능하다고 하겠지만, 이것이 바로 양자역학의 불확정성의 원리이다. 오차가 생기는 것은 속도오차와 위치오차 두 가지가 있는데 우리가 위치만을 생각하며 던지면 속도오차가 생겨 정확히 맞추지 못한다. 그러니 위치를 생각하지 않고 던지면 오히려 맞출 확률이 더 커지는 것이다. 이 원리가 바로 불확정성 원리이다.

아직 잘 이해하지는 못하겠지만, 그래도 어려울줄만 알았던 양자역학의 기본이라도 알아냈으니 다행이다. 무척 어렵다는 이 수학을 이해할 수 있도록 노력해보아야겠다.