핸드폰, 컴퓨터와 같이 반도체의 원리도 양자역학이다!

초등학생을 위한 양자역학 4 - 원자 폭탄의 비밀 ㅣ 초등학생을 위한 양자역학 4
홍승우 그림, 이억주 글, 최준곤 감수, 어린이과학동아 편집부 기획 / 해나무 / 2021년 2월

일본이 우리보다 앞선 것이 있다면 바로 노벨상을 수상한 사람이 압도적으로 많다는 점이다. 특히 노벨 물리학상은 동양을 너머 세계에서도 뒤지지 않을 정도의 실력을 발휘하고 있는 곳이 일본이다. 이 책에서도 일본의 물리학자 도모나가 신이치로(1906~1979)를 소개하고 있다. 그의 라이벌 유카와 히데키는 1949년 일본인 최초로 노벨상을 수상했다. 원자핵을 구성하는 핵자들 사이에서 일어나는 현상을 연구하여 원자 폭탄 투하로 폭망했던 일본인들에게 작은 희망을 던져 주었다. 도모나가 신이치로는 일본에서 두 번째로 노벨상을 수상하면서 일본에서만 무려 노벨 과학상을 받은 사람이 24명, 그 중에서 물리학상만 따지면 11명이 될 정도다. 신이치로와 히데키 모두 양자역학에 관심을 가지고 연구를 시작했으며 그 중에서 신이치로는 양자 전기역학을 연구했다.

양자역학이란 원자 세계에서 일어나는 현상을 설명하는 물리학으로 원자같이 더 이상 쪼갤 수 없는 단위 안에서 벌어지는 물리 현상을 탐구하는 학문이다. 오늘날 우리는 양자역학 덕분에 핸드폰이나 컴퓨터와 같이 반도체의 원리를 설명할 수 있게 되었다. 눈으로 볼 수 없는 미시 세계를 설명할 수 있게 된 것도 바로 양자역학 덕분이다. 도모나가 신이치로는 양자역학 중에서도 전기역학을 연구했는데 전기역학은 전기와 자기의 상호작용을 설명하는 물리학이다. 그는 양자역학에 상대성 이론을 적용하여 전자의 질량이 무한대가 되지 않도록 이론을 만들었다.

사실 양자역학은 미국의 맨해튼 프로젝트에서 처음으로 세상에 존재감을 드러냈다. 1945년 로스앨러모스 국립연구소의 로버트 오펜하이머 박사가 양자역학의 원리로 원자폭탄을 만들어냈다. 맨해튼 프로젝트에는 천 여명의 과학자들이 참여했으며 들어간 비용도 20억 달러가 넘었다고 한다. 우라늄 원자핵에 중성자를 충돌시켜 핵분열이 일어나게 하는 원리로 원자폭탄을 만든 것이다. 플루토늄도 핵분열하는 과정에서 생겨진다.

뉴턴, 아인슈타인의 고전역학의 대두라면 1905년 이후 눈으로 볼 수 없는 미시 세계를 설명한 물리학은 일명 '양자역학'으로 통칭된다. 양자역학의 발견이 없었다면 우리 손에 핸드폰이든 컴퓨터든 반도체도 발명할 수 없었을 것이다! 초등학생부터 물리학에 관심을 가질 수 있도록 사회적 분위기가 조성되어야 하는 이유도 과학의 발전 정도가 곧 국력이기 때문이다.

해저 2만리, 노틸러스호를 타고 탐험하자!

탈출! 노틸러스호
윤자영 지음, 해마 그림 / 안녕로빈 / 2021년 1월

글 쓰는 과학 선생님, 윤자영 교사의 과학탐험 소설이다. 원작 <해저 2만리>를 토대로 해저 2만리의 잠수함 노틸러스호를 타고 지구 한 바퀴를 탐험하는 이야기다. 윤자영 교사는 학생들이 이 책을 읽으면서 자연스럽게 생물학과 지구과학, 물리학에 접근하도록 책을 구성하였다. 따분하고 어렵게 느껴졌던 과학 용어와 지식들을 소설 읽듯이 읽어내려가면서 저절로 친숙해지도록 한 것은 저자의 세심한 배려인 듯 싶다. 초중학교 학생들이 과학 교과에 참고할 수 있도록 친절하게 관련 단원을 안내해 놓기도 하였다. 예를 들면, 초등 과학 연계 단원으로 지층과 화석, 물체의 무게, 화산과 지진, 다양한 생물과 우리 생활, 생물과 환경, 날씨와 우리 생활, 지구와 달의 운동, 빛과 렌즈가 있으며 중등 과학 연계 단원으로 지권의 변화, 여러 가지 힘, 생물의 다양성, 빛과 파동, 태양계, 수권과 해수의 순환, 기권과 날씨가 있다. 

사실, 우리 생활과 밀접하게 연결되지 않는 지식들은 학생들의 흥미를 끌지 못한다. 사장된 지식이 되며 과학 교과를 더 멀리하게 하는 요인이 될 수 있다. 현직 과학 교사인 저자는 아마도 학생들과 함께 생활하면서 학생의 흥미를 끌기 위한 장치로 이야기만큼 효과가 좋은 것이 없다는 것을 알고 있었을 것이다. 유용한 지식이라도 학생들이 호기심을 가지고 대할 때 쓸모가 있을 것이다. 그런면에서 과학적 호기심과 상상력을 끌어내는 소설 <해저 2만리>를 원작을 소재로 삼은 것은 탁월한 선택인 것 같다. 오늘을 살아가는 학생들에게 현실을 반영한 이야기를 제공하여 바닷 속 생물에 호기심을 갖게 하고 있다. 생물의 다양성의 중요성과 환경을 잘 보호해야할 의무가 우리에게 있음을 스스로 깨닫게 하고 있다. 꼭 알아야 할 과학 지식을 재미나게 읽을 수 있도록 해 주고 있다. 1860년대 당시의 바닷 속 환경과 2020년대를 살아갈 바닷 속 환경은 그야 말로 천양지차다. 말로만 환경 보호를 강조할 것이 아니라 학생들이 호감을 가질 수 있는 이야기로 설득하는 것이 어른들의 몫이 아닐까 생각한다. 

듣도보도 못한 심해 동물들을 만나볼 수 있는 것도 이 책의 쏠쏠한 재미이기도 하다. 개복치, 해파리, 대왕오징어, 듀공, 흰긴수염고래, 향유고래 등 심해 깊은 곳에 사는 바닷 속 동물들을 알게 된다. 더 재미난 사실은 노틸러스호 안에 있는 선원들이 싱싱한 해산물로 진귀한 먹거리를 만들어 먹는 장면도 흥미진진하다. 선원들 모두가 바다에서 나는 것으로 생활을 유지한다. 조개에서 실을 뽑아 옷을 만들고 고래 기름으로 잠수함을 움직이는 원료로 사용한다. 해양은 자원의 보고라는 말이 실감이 난다. 현재 우리가 해양으로부터 얻고 생활하는 것이 1%밖에 되지 않는다고 한다.

생물계의 학명도 차근차근 배울 수 있다. 이런 식으로 말이다. 

"귀상어야. 연골어류 흉상어목 귀상어과 동물로 열대 해양에서 살고 있고, 몸은 최대 3.5m까지 자라지"

잠수함의 원리도 알게 된다. 지구에서 가장 깊은 곳으로 알려진 마리아나 해구의 '비티아즈 해연'으로 노틸러스호가 여행을 떠나면서 어떻게 뜨고 가라앉는지, 중력과 부력의 원리 등 주인공들이 나누는 대화만 잘 들어보더라도 쉽게 이해할 수 있다. 책 한 권 읽었을 뿐인데 어른인 나도 과학의 다양한 지식들을 다시 상기하게 된다. 학창 시절에 배웠던 과학 지식을 말이다. 학생들이 읽는다면 자연스럽게 필수 지식들을 습득하지 않을까 싶다. 

2021년 유네스코가 지정한 세계 기념 인물

김대건 안드레아 신부 - 우리나라 가장 먼저 사제 ㅣ 도토리숲 문고 6
김영 지음, 신슬기 그림 / 도토리숲 / 2021년 1월

올해 2021년 8월 21일이면 김대건 신부 탄생 200주년이라고 한다. 우리나라 최초의 사제이자 유네스코가 지정한 2021년 세계 기념 인물인 김대건 신부는 조선 후기 천주교 박해로 3대에 걸쳐 순교를 한 집안에서 태어났다. 충청남도 당진시 솔뫼성지. 김해 김씨의 뼈대 있는 양반가였음에도 불구하고 김대건 신부네는 증조할아버지때부터 서학(천주교)를 받아들이고 심한 박해에도 굴복하지 않고 신앙을 지켜간 가문 중의 하나이다. 

정조 임금 사후 천주교 박해는 점점 가혹해졌다. 당파 싸움의 빌미로 이용되기도 하였고 유교의 정신을 혼미케 한다는 이유만으로 천주교 신자들은 가차없이 색출하여 모진 고문으로 죽어가야했다. 그럼에도 불구하고 천주교를 믿는 이들은 끊이지 않고 이어졌다. 프랑스 외방선교회 소속 신부들이 몰래 들어야 세례를 베풀고 미사를 집전했지만 그것조차도 여의치 않아지기 시작했다. 그런 와중에 조선의 젊은이 중에 똑똑한 이들 3명을 중국으로 보내 신학 수업을 받게 했고 그중에 한 명이 바로 김대건 안드레아 신부였다. 우여곡절 끝에 조선으로 다시 입국한 김대건 신부는 만 1년여 간의 짧은 사제 활동 기간이었지만 자신의 능력을 유감없이 발휘하며 순교의 자리를 회피하지 않았다. 그가 그린 지도 중 <조선전도>는 프랑스국립박물관에 소장되어 있는데 독도가 로마자 표기로 분명하게 씌여져 있어 독도 영유권 분쟁에 있어 분명한 근거 자료로 활용되고 있다. <조선전도>에는 조선의 전 구역을 자세하게 묘사했을 뿐만 아니라 조선과 중국으로 가는 해로와 항로를 정확하게 표기하여 선박을 이용하는 이들에게 큰 도움이 되었다. 김대건 신부의 재주와 영민함을 아낀 당시 헌종 임금은 목숨만큼은 지켜주기 원했지만 천주교를 정치에 이용한 이들은 희생 제물로 김대건 신부의 목숨을 가만히 놔 두지 않았다. 

<김대건 안드레아 신부>는 초등학생들부터 어른에 이르기까지 조선 후기 천주교 박해의 중심에 있었던 김대건 신부와 천주교 교인들의 삶을 엿볼 수 있는 자료임에 틀림이 없다. 종교를 떠나 조선 후기 당시 동아시아 지역의 정세도 읽을 수 있으며, 외국과 철저히 담을 쌓고 자기만의 성을 쌓고 있는 조선 정부의 무능함도 살펴 볼 수 있다. 갖은 핍박과 심한 박해에도 불구하고 신앙을 포기하지 않고 순교자의 길로 걸어간 사람들의 당당함 앞에 변질되고 있는 우리의 신앙을 다시 한 번 점검하게 된다. 부유한 집안에서 호의호식하며 편안하게 종을 부리며 살 수 있었던 가문이었음에도 불구하고 천주교의 신앙 따라 계급과 신분에 따라 사람을 차별하지 않고 평등의 정신을 몸소 실천했던 초기 신앙인들의 단호한 모습에 우리의 삶을 다시 돌아보게 만든다. 부유한 자, 가난한 자, 유명한 자와 그렇지 않은 자를 구별하고 강자 앞에는 유순함으로 약자에게는 엄격함으로 대하는 이중인격적인 우리의 모습을 다시 돌아보게 만든다. 

2021년 유네스코가 김대건 신부를 세계 기념 인물로 지정했다. 이제 그의 정신을 삶 속에 실천할 때다. 목에 칼이 들어오더라도 불의 앞에 타협하지 않는 불굴의 용기, 자신의 신앙을 부인하지 않고 죽음으로 정면승부했던 고귀한 태도를 일상의 삶 속에 우리도 드러내야 할 때다. 한낱 돈 앞에, 권력과 인기에 영합되어 무늬만 신앙인것 처럼 사는 것이 아니라 단호한 결기가 삶 속에 분명히 드러내야 할 때다. 위기는 신앙을 더 빛나게 한다!

경제 공부의 시작, 주식을 읽자!

주가 폭등 20가지 급소 : 기본편 - 아무도 알려주지 않은 주가 상승의 시그널
김병철 지음 / 리드리드출판(한국능률협회) / 2021년 1월

주식에 대해 문외한이다. 주식의 가격이 갑자기 오르는 20가지 이유를 읽으면서 새롭게 안 사실은 주가의 등락 상황을 보면 전 세계의 경제의 흐름을 한 눈에 파악할 수 있다는 점이다. 사람이 주식을 매입할 때 가장 신경 쓰는 것은 기업의 가치다. 기업의 가치를 평가할 때 다양한 요소가 작용된다. 기업 오너들의 경영관, 인재 영입 여부, 기업의 순 자산, 미래 가치 등 자신이 사고자 하는 기업의 주식이 과연 오랫동안 주가 상승을 할 수 있는지 여부를 따질 때 복잡한 요소들을 두루두루 살펴 보아야 한다고 전문가들을 말한다. 이 책은 최근 주가 분석 자료를 통해 우량주를 선택할수 안목을 넌지시 알려주고 있으며, 최대한 이익을 위해 단기간에 주식을 사고 파는 전략을 팁으로 알려주고 있다. 지금은 비록 저평가된 기업이지만 내막을 자세히 들여다보면 충분히 가치가 있는 기업들이 있음을 소개하고 있다. 

기업을 대표하는 상품들을 보면서 새로운 사실도 알게 된다. 하얀 국물로 유명한 나가사끼 짬뽕은 삼양식품이 공전의 히트를 기록한 대표 상품이다. 한 때 등골브레이커로 알려진 노스페이스 패딩은 영원무역의 대표 상품으로 당시 주가 상승의 견인차 역할을 했다. 정부 정책도 주가에 큰 영향을 미친다. 대학 입시 정책 중 정시 확대 결정이 나자마자 메가스터디 교육의 주가는 연일 급등했다. 이처럼 주가는 정책이 반영되고 그러면서 울고 웃는 주식들이 있음을 기억하라고 조언한다. 

자연재해 또는 전염병으로 인해 반사이익을 누리는 업체들도 있다. 조류 독감이 발생하면 어묵을 생산하는 기업들의 주가가 연속 상한가를 기록한다. 닭 대신 어묵이라며 어묵을 생산하는 신라에이스와 동원 수산이 뜬다. 우유 가격이 오르면 반대로 두유 기업의 주가가 뜨는 것처럼 대체제를 유심히 살펴보는 것도 좋은 방법 중의 하나라고 뀌뜸해 준다. 

드라마와 영화도 주가에 미치는 영향이 크다. 드라마와 영화가 히트를 치게 되면 관련 파생 상품 뿐만 아니라 배우들이 소속된 기획사들의 주가도 상승한다. 

기업의 실적 확인은 네이버에서 전자 공시를 검색하면 금융감독원 전자공시 시스템에서 확인할 수 있다고 한다. 유상증자, 전환사채, 상장폐지 등 주식 관련 용어도 책을 읽으면서 배우게 된다. 세상을 바라보는 안목이 조금 넓어지는 느낌이다. 

아무리 뛰어난 철학자라도 시대를 뛰어넘을 수 없다!

LIVE 철학 - 아이돌 연습생 미미와 철학자 24명의 팔딱팔딱 철학 생중계
박희만 지음, 김형철 감수 / 마인드빌딩 / 2021년 1월

아무리 뛰어난 철학자라도 시대를 뛰어넘을 수 없다!

철학하면 어렵다, 밥 굶기 안성맞춤이다, 따분하다 등 가까이하기에는 너무 먼 영역으로 생각되어 왔다. 시대를 통찰하는 철학자의 사유의 결과들이 누구나 쉽게 이해한다면 그것조차도 말이 안 되긴 하다. 철학을 간과할 수 없은 것은 미국 실리콘밸리 기업들의 인재 영입 사례를 보더라도 확연히 알 수 있다. 치열한 생존 시대 기업들이 살아남기 위해 미국 유수의 대학에서 철학을 전공한 이들을 경쟁하듯 영입하고 있다는 사실이다. 왜 기업들이 생뚱맞게 철학자들을 영입할까? 의아해 할 수 있는 대목이다. 애플의 고 스티븐 잡스만 보더라도 자사의 제품에 디자인을 입히되 디자인을 관통하는 철학을 가장 중요시했던 점을 알 수 있다. 철학은 시대의 흐름을 이끌고 시대를 한 눈에 파악하기 위한 바로미터라고 생각한다. 다만, 아무리 뛰어난 철학자라도 결코 시대를 뛰어넘을 수 없다!

독일의 종교개혁가이자 철학자 마르틴 루터. 그가 교황청(레오 10세)의 면죄부 발행에 정면으로 반기를 들고 부당함을 알리는 95개조의 글을 쓸 수 있었던 것은 루터의 확고한 신학 사상이 정립되어 있었기 때문이다. 당시 시대적 분위기는 교황의 면죄부 발행에 이의를 제기할 수 있는 이들이 없었다. 일반 서민들은 라틴어로 씌여진 면죄부를 읽을 수 조차 없었다. 그냥 사람들이 사니까, 불안하니까 사두고 보자는 생각으로 너도나도 할 것이 모두 면죄부를 쟁여 놓는 분위기였다고 본다. 실권자들이었던 대주교(마인츠)는 사채업자와 한통속이 되어 면죄부 판매에 열을 올렸고, 교황청은 성베드로 성당 건축비 마련을 위해 수입원을 찾을 수 밖에 없었기에 말도 안되는 면죄부가 성행할 수 밖에 없었다. 이런 시대적 분위기 속에 루터는 독일어로 면죄부에 대한 부당함을 시민들에게 알리기 시작했고, 그것이 도화선이 되어 종교개혁이 일어나기 시작했다.

<LIVE 철학>의 장점은 어려운 철학자의 사유의 결과물들을 시대적 배경과 연관하여 독자들에게 쉽게 접근했다는 점이다. 왜 철학자가 그렇게 밖에 할 수 없었는지를 지식을 단지 던져 주는 수준이 아니라 철학 사상에 기초한 내막을 이야기하듯 해 주고 있기에 철학에 입문하고자 하는 이들이 부담없이 읽을 수 있도록 구성되어 있다. 더구나 고대 철학자 탈레스부터 시작하여 근대에 이르기까지 24명의 위대한 철학자들을 소개하고 있어 이 한 권의 책을 바탕으로 철학의 우물을 파 보는 것도 좋은 방법 중의 하나일 것 같다. 

이 책을 읽으면서 새롭게 알게 된 사실, 고개가 끄덕여지는 대목들을 정리해 보면 다음과 같다. 

플라톤은 철인정치로 유명하다. 철학자들이 왕이 되거나, 지배자가 지혜를 사랑하거나 정치권력과 철학이 하나로 합쳐진 정치를 현명하고 지혜로운 사람이 해야 한다고 주장했다. 그 주장의 내막에는 그의 스승 소크라테스가 민주정이었던 그리스에서 독살로 운명을 달리해야했기 때문이다. 그래서 다수에 의한 통치가 결코 완벽한 것이 될 수 없고 차라리 현명한 지도자가 정치를 해야 한다고 주장했다. 곧 플라톤이 말하는 철인은 자기 자신을 희생할 수 있는 지도자이자 사리사욕을 부리지 않는 이라고 볼 수 있다. 반면, 플라톤의 제자 아리스토텔레스는 스승과 달리 다수에 의한 통치가 안전한 정치제도라고 강조했다. 욕심이 많은 지도자를 통제하기 위한 수단으로 다수에 의한 통치 제도를 옹호했다. 시대마다 정치적 분위기가 달랐기에 각각의 철학자들이 고민했던 흔적들도 달랐으리라 생각된다. 

프랜시스 베이컨은 진리에 도달하는 것을 방해하는 것을 우상이라고 생각했다. 예를 들면 시장의 우상은 잘못된 언어로 사람들을 현혹시키는 시장의 광경을 빗댄 비유로 지성을 혼란케 하는 것 자체를 우상으로 취급했다. 토머스 홉스는 왕권신수설을 비판했다는 이유로 영국에서 프랑스로 추방된 철학자다. 르네 데카르트는 병영 내무반에서 날파리의 움직임을 알아보려고 좌표를 만들었는데 이것이 훗날 수학을 발전시키는데 큰 도구가 되었다고 한다. 장 자크 루소는 개인의 자유를 위해 국가가 필요함을 강조했으며 우리가 잘 아는 보이지 않는 손의 주인공 애덤 스미스는 당시 국가가 개입할 수 밖에 없었던 당시 경제적 분위기에서 자유로운 경쟁을 위해서는 국가가 개입하지 말아야 한다는 취지에서 이론을 확립해갔다. 사실 그의 유명한 책은 국부론이기보다 <도덕 감정론>이라고 볼 수 있다. 공명정대한 관찰자가 우리 속에 내재하기에 균형을 찾을 수 있다고 강조한 것이다. 칸트의 순수 이성에는 정언명령과 가언명령이 핵심을 이룬다. 결과와 무관하게 행동하는 것은 정언명령이며 어떤 결과를 위해 행동하는 것은 가언명령이라고 정의했다. 제러미 밴담의 최대 다수의 최대 행복이라는 용어는 산업혁명 초창기 공장에 동원되었던 아이들의 모습에서 생각해낸 말이다. 곧 자본가들이 아이들을 공장에서 일을 시킬 때 얻는 행복보다 아이들이 학교에 가서 또래들과 지낼 때의 행복의 총량이 크다는 뜻이다.

무심코 넘어갔던 철학자들의 대표되는 철학 사상들을 시대적 상황과 연관지어 읽다보니 시간 가는 줄 모르고 한 권을 독파할 수 있었다. 독자들도, 어렵게만 생각하지 말고 자신의 수준에 맞는 철학서 한 권으로 시대를 관통하는 사상들을 상기해 보면 좋을 듯 싶다.