빛의 탐구부터 시작된 과학 이야기, 빛의 물리학

빛의 물리학 - EBS 다큐프라임
EBS 다큐프라임 [빛의 물리학] 제작팀 지음, 홍성욱 감수, EBS MEDIA 기획 / 해나무 / 2014년 5월

아르's Review

    

 학창시절 과학이라는 과목을 배우면서 “이런 왜 이렇게 됐을까?”라는 질문을 단 한번도 던져 본적이 없었다. 그저 어떠한 결론이 이렇다, 라고 나면 그것에 대해서 암기하고 나서 왜 그러한 일들이 일어났는지에 대한 잠깐의 이해를 하면서 넘어가곤 했었다. 그래서 어느 순간부터인가 과학이 어렵게만 느껴졌다. 눈에는 보이지 않는 힘의 원리인 인력이나 중력, 관성이라든지 원자는 어떠하고 그 안의 원자핵과 전자는 어떠하다라는 것들을 배우면서도 대체 이것들에 대해서 왜 배워야 하는지에 대해서만 불만을 가득 안고 있었다. 그런 연유로 이과에서 문과로 교차 지원을 한 것도 있었겠지만 결론적으로 생각해보면 과학에 대한 전혀 관심이 없었다는 것이 가장 큰 이유에서였다.

  빛이 있다는 것이 너무 당연하게 느껴지는 현대의 삶에 있어서 태양에서 오는 빛을 넘어서 인간이 전기의 발명을 통해서 만들어낸 빛까지, 인류는 24시간 빛과 함께 살고 있고 빛이 없이는 살 수 없는 시대를 지내고 있다. 그저 당연하고 익숙한 것으로 보이는 이것들에 대해서 과학자들의 눈에는 빛의 존재에서부터 이것이 어디서부터 오는 것인지에 대한 의문을 안고서 수 많은 가정과 그에 따른 분석을 통해서 현재 우리가 알고 있는 가시 광선과 자외선, 적외선 등의 존재에 대해 알게 되었으며 빛은 단순히 빛이라는 문제로 결말 되어 지는 것이 아닌 물리학의 발전에 있어서도 상생하여 함께 성장하는 과정을 밟고 있었다.

 천동설이 진리라 받아들였던 시대에 지동설이라는 것을 발견했던 갈릴레오에게 신학자들은 그의 주장이 말도 안 되는 것이라 일축하고 있다. 당시 신학자들이 갈릴레오에게 이렇게 질문을 던지고 있다.

 손에 든 공을 아래로 떨어뜨린다고 하자. 만약 지구가 움직이고 있다면 공은 발 앞에 떨어질 수가 없다. 지구가 움직이고 있으니 그 옆에 떨어져야 한다. 지구가 동쪽으로 움직이고 있으니 공은 서쪽으로 떨어져야 하는 것이다. 또 우리 주위의 모든 사물들도 지구가 움직이는 반대 방향으로 날아가야 한다. 그런데 그런 일은 일어나지 않는다! 그러니 지구가 돌고 있지 않는 것이다. –본문

 가만히 생각해보면 그들의 주장에도 일리가 있어 보인다. 만약 지구가 움직인다면 공이 옆으로 떨어져야 하는 것이 맞는 것처럼 보이지만 지구가 움직이고 있다면, 공과 함께 나 역시도 움직 일 것일 것이므로 과연 이 주장에 대해서 갈릴레오가 어떻게 반박을 할 것인지에 대해 궁금해지는데 그는 이렇게 답변했다.

프리즘에 빛을 비춰보면 나타나는 무지개 빛 색채들을 보면서 그저 신비롭다, 라는 생각들을 하고 넘어갔다면 뉴턴은 길쭉한 모양의 스펙트럼이 나타나는 것을 보면서 빛이라는 것이 어쩌면 이 모든 색이 합쳐져 우리에게 보여지는 빛이 만들어지는 것이 아닐까, 라는 생각을 하게 된다. 그는 그리하여 각 색깔마다 고유한 굴절률이 있다는 것을 발견하게 된다.

뿐만 아니라 원자 안에 전자가 들어있다는 것을 발견한 러더퍼드는 1년 넘게 전자 이외의 물질을 발견하기 위해서 물질을 찾아서 계속해서 얇은 종이 위에 총을 쏘아 그 종이를 투과하지 않고 튕겨 나오는 그 순간만을 고대하며 실험을 계속하고 있었다. 그 한번의 순간을 위하여 계속된 그의 끈질긴 노력 끝에 원자핵이 있다는 것을 발견하게 되는데 이로써 원자의 구성에 대한 실마리를 발견하게 된다.

빛에서부터 시작한 이 소소할 것만 같았던 시작은 자기를 넘어 거대한 우주를 향했다가 다시 원자라는 소우주를 향해 움직이며 그 안에 있는 전자와 핵과 함께 양자에 대한 개념까지도 발전하게 된다.

이 책에 있는 내용들을 오롯이 다 이해했다고는 할 수 없지만 이전에는 관심도 갖지 않았던 과학의 세계가 어떻게 발전해왔는지에 대한 하나의 장편의 스펙트럼을 보고나니 그들이 발견한 한 순간순간이 얼마나 위대한 것들이며 그 찰나를 위한 고된 여정이 있었다는 것을 조금이나마 배우게 된다. 몇 번 이 책을 더 읽어본 후 다른 책들로 과학 분야에 대한 탐구를 시작해 봐야겠다.

아르's 추천목록

레일리가 들려주는 빛의 물리 이야기 / 정완상저 

독서 기간 : 2014.06.09~06.12

by 아르