읽자마자 쉬워지는 물리학 교과서

읽자마자 쉬워지는 물리학 교과서 - 돈으로 이해하는 물리학 법칙 ㅣ 읽자마자 교과서
이광조 지음 / 보누스 / 2025년 12월

 돈을 싫어하는 사람은 없다. 몇 년 전 설날이었다. 당시 꼬꼬마였던 둘째가 어른들께 세배를 하며 이렇게 말했다.

 "세뱃돈 많이 주세요."

 아직 돈에 대해 몰랐던 둘째가 "새해 복 많이 받으세요"라는 말과 헷갈려서 한 말이었지만 TPO에 딱 어울리는 말이라 모두 박장대소했었다. 돈은 이처럼 사람을 웃게 해주지만 때론 깊은 좌절을 안겨주기도 한다. 그런 돈으로 물리학 법칙을 이해할 수 있다니, 어찌 솔깃하지 않을 수가 있을까.

물리학을 어려워하는 이유는 주어진 물리적 상황의 원인을 올바르게 설정하지 못한 탓에 잘못된 결과를 도출하기 때문입니다. 즉 금액 설정 여부와 같은 단순한 사실을 제대로 구별하지 못하기 때문이죠. 

읽자마자 쉬워지는 물리학 교과서, 19쪽

 뉴턴과 아인슈타인 그리고 <읽자마자 쉬워지는 물리학 교과서>의 저자인 이광조 선생님은 물리가 쉬웠을까? 광쌤을 물리학의 길로 인도하는데 한 몫을 했을 뉴턴과 아인슈타인은 공식을 암기하고 대입하며 물리학을 공부하지 않았을 것이다. 이에 저자는 기존의 획일적 물리 교육과는 다른 방식으로 물리를 해석하고자 힘썼다. 또 학생들에게 물리학 공부의 길은 하나가 아님을 증명하고자 글을 쓰고 있다. 그 결과가 아주 놀랍다. 

제 43회 과학의 날 교육감 표창

중부교육지원청 수업 명인 선발대회 수업 명인 교육장 표창

전 서울특별시 교육지원청 과학 수업 동영상 제작 사업 우수 수업 연구 교사

전 강남, 성동, 서부, 중부 교육지원청 영재교육원 지도 교사

 화려한 경력을 쌓아가고 있는 광쌤은 많은 학생들이 물리학에 대해 오해를 하고 있다고 말한다. 중고등학교 물리학은 걱정하는 것만큼 어려운 수학을 요구하지 않는다. 물리학이 어렵다고 느껴지는 이유는 수학 실력이 아니라 논리적 사고가 부족하기 때문이다. 정확한 개념 이해 없이 무턱대고 외운 대로 문제풀이에만 몰두하는 것은 바람직하지 못하다. 

 물리학에서는 무엇을 원인으로 두는지에 따라 결과 해석이 완전히 달라진다. 물리학에서 계(system)란 서로 관련이 있거나 상호작용을 하는 대상의 집단을 의미한다. 단순하게 '관련 있는 것들의 모임'이라 할 수 있다. 물리학에서 계라는 개념을 도입한 이유는 복잡한 상호작용의 물리적 현상을 쉽게 이해하기 위해서다. 명확한 경계를 설정하면 대상이 포함된 계와 외부의 계를 완전히 별개로 분리할 수 있어 문제가 단순해지고 해결하기 쉬워진다. 물리학적으로 말하면, 계의 설정은 내부의 상호작용과 외부의 상호작용 간 관계를 명확히 해 준다.

 무슨 말인지 모르겠다면 돈 얘기를 시작해 보자. A와 B가 돈 거래를 한다고 치자. A와 B는 계고, 내외부의 상호 작용은 대출과 상환으로 이해할 수 있다. 이때 둘 사이에 금전이 오가며 각자 가지고 있는 돈의 양은 변한다. 하지만 물리학의 보존 법칙에 따르면 거래 전과 후 두 사람이 가지고 있는 총 금액은 변화가 없다. 

 이 법칙을 조금씩 확장해 우주적 관점에서 보면 누군가는 돈을 벌고, 바로 옆에서 다른 사람이 돈을 잃는다 해도 우주 안에서 돌고 도는 돈의 양은 일정하다. 하지만 절대 불변인 것처럼 보이는 '보존 법칙'이라는 절대성 뒤에 체면을 구기는 조그만 단서가 붙는다. '단, 외부와의 열 출입은 없다.', '마찰이나 공지 저항은 없다고 가정한다'같은 문장들이다. 

 돈 얘기로 해 보자면, 외부와의 열출입, 마찰이나 공기 저항 같은 것들은 세금에 해당된다. 이때 세금까지 계로 설정할 경우 보존 법칙은 유효하지만 그렇지 않을 때 거래 전과 후의 총액은 같지 않다. 

그렇다면 결국 '계라는 것은 무조건 넓게 잡을수록 좋은가?'라는  생각이 들 것입니다. 그에 대한 답은 기본적으로 '그렇다'입니다. 계를 넓게 잡을수록 계 안에서 벌어지는 상호작용들은 사소해지고 큰 의미가 없어집니다. 따라서 인생 역시 일희일비하며 치열하게 살아가면서도 가끔은 시야를 넓혀 세상을 넓게, 세월을 길게 보면서 일상의 스트레스들을 사소하게 생각할 필요가 있는 거죠.

읽자마자 쉬워지는 물리학 교과서, 40쪽

  물리학 책에서 삶의 교훈을 얻을 줄이야. 계를 넓게 잡는다는 것은 마음 그릇을 키우라는 말처럼 들린다. 그러면 뺏고 뺏기고, 얻고 잃고, 사랑하고 미워하는 모든 일들을 "괜찮아, 그럴 수도 있지."하며 흘려보낼 수 있을지도 모르겠다. 

 저자의 말에 따르면 고난도 문제란 특별한 풀이법이 아닌 일반적인 풀이법을 여러 번 적용해야 해서 번거롭고 시간이 많이 드는 문제일 뿐, 처음부터 복잡하고 심오한 것은 아니다. 여기에 평균의 개념을 더해 생각해 보면 사는 거 별 거 아니다. 평균값을 기준으로 평균값보다 큰 값을 잘라내 평균값보다 작은 값에 보태 모든 값을 똑같게 만드는 것처럼 이게 꿈이야 생시야 소리가 절로 나올 만큼 행복한 날의 기운을 지구 핵까지 파고들 것처럼 무너지는 날에 쏟아놓고 메워 평탄화 작업을 하는 거다. 그럼 내 인생도 평균 80점 정도는 될 수 있을 것 같다. 

 책을 읽으면 남는 것들이 있다. 인물이 남고, 사건이 남는다. 어느 바닷가를 추억하고, 잊혔던 기억이 되살아 나기도 한다. 그 중 어떤 책은 작가를 남겨 그의 발자취를 따라 가게 된다. <읽자마자 쉬워지는 물리학 교과서>가 그렇다. 물리와 돈을 엮는다는 발상도 놀랍고, 과학자이지만 세상을 이과와 문과 둘로 나누지 않고 양쪽 모두의 아름다움을 이해하려는 모습이 인상적이다. 반쪽만의 세계에 머물며 인생을 허비하기에 우리의 삶이 너무도 소중하고, 이 세상은 쉽게 이해되지 않음과 동시에 아름다운 것들로 가득하다는 저자의 말이 물리학을 잘 하려고 너무 애쓰지 않아도 된다는 위로로 들린다면 너무 내 멋대로인 걸까. 

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