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『사이언스 브런치』는 생활 속 에피소드를 통해 어려운 물리학적 지식에 좀더 쉽게 접근할 수 있도록 풀어나간다. 저자는 “생존에 유리한 (그래서 익숙한) 사고방식이 자연의 근본 질서와는 다르다는 사실을 처음 알게 된 것이 겨우 100여 년 전”이라면서 그래서 현대 물리학은 어렵게 느껴질 수밖에 없다고 말한다. 다른 한편 일상과 뗄 수 없는 관계가 또 물리학이므로 그것이 진정으로 자연이 작동하는 방식이라면, 엄청난 지적 고통이 따르더라도 한번쯤은 알아볼 만한 가치가 있지 않겠느냐고 반문한다.

대통령 선거를 과학으로 예측한다?
북한은 정말 핵을 가지고 있는 걸까
한화의 김태균은 왜 4할 대 타자가 못되는 걸까
타임슬립은 정말 가능한 걸까

브런치를 먹으며 이해하는 일상 속 물리학 이야기,
사이언스 브런치!

오늘, 과학이라는 메뉴의 브런치 어때요?
대통령을 뽑는 데도 과학적 지식이 필요하다? 물리학자나 수학자들은 카지노에서 더 유리하다? 한국 프로야구에서 더 이상 3할대 타자가 나오지 않는 이유는? 이세돌이 알파고에 질 수 밖에 없었던 이유는? 드라마가 아닌 현실에서 타임슬립은 가능할까? 중력파가 발견되면 아인슈타인의 이론은 틀린 걸까? 한국에서 노벨상이 나오기 어려운 이유는 뭘까? 북한은 정말 핵폭탄을 가지고 있는 걸까? 4대강 공사는 우리에게 얼마나 위험한 것일까?
양자역학, 알파고, 중력파, 우라늄 실험, 블랙홀…… 명칭도 생소하고 책을 읽어가며 공부해도 도무지 이해하기 어려운 것이 바로 과학적 지식이다. 그래서 대부분 물리학은 고등학교 교과서가 마지막이라고 생각하곤 한다. 그러나 기본적인 과학지식이 아니고서는 우리 세상에 설명될 수 없는 것이 많다. 『대통령을 위한 과학 에세이』 『상대성 이론』 『물리학 클래식』 등의 저서를 통해 어렵다고만 생각된 과학을 쉽게 설명해온 저자는 이 책에서도 생활 속 에피소드를 통해 어려운 물리학적 지식에 좀더 쉽게 접근할 수 있도록 풀어나간다. 저자는 “생존에 유리한 (그래서 익숙한) 사고방식이 자연의 근본 질서와는 다르다는 사실을 처음 알게 된 것이 겨우 100여 년 전”이라면서 그래서 현대 물리학은 어렵게 느껴질 수밖에 없다고 말한다. 다른 한편 일상과 뗄 수 없는 관계가 또 물리학이므로 그것이 진정으로 자연이 작동하는 방식이라면, 엄청난 지적 고통이 따르더라도 한번쯤은 알아볼 만한 가치가 있지 않겠느냐고 반문한다.
이 책은 저자가 라디오 프로그램의 과학 코너를 통해 다루었던, 일상에서 쉽게 접할 수 있는 물리학에 관해 대담으로 엮은 것이다. 당시 제작진이 “초등학생조차 이해할 수 있는 과학 이야기”로 풀어달라고 주문한 터라 과학에 문외한인 사람에게 적합할뿐더러, 인문학과 정치학·사회학을 과학과 접목시키고 있기에 과학의 쓸모를 고민하는 모든 이에게 안성맞춤이다. 대통령 선거 결과를 과학적으로 예측하는 방법, 북한의 핵 위협에 대한 과학적 진실, 4대강 사업에 대한 위험성과 같은 정치적 이슈부터 타임슬립 드라마가 가능할 것인지에 대한 접근과 같은 흥미로운 이야기까지 연령과 성별을 불문하고 누구나 쉽게 읽을 수 있는, 말 그대로 브런치를 먹으며 물리학에 대해 논의할 수 있는 책이다.

주요 내용

MB가 한방에 훅 가지 않은 이유
―대통령 후보에 대한 지지층의 변화는 과학적 원리와 관련이 있다. 일반 지지층은 후보의 결점이 발견되면 논리적인 판단을 하지만 적극 지지층은 오히려 결집한다는 것! 무수한 결점에도 MB가 대통령이 되었던 까닭을 과학적으로 분석했다. 또한 당시(2012년) 박근혜의 지지층도 결집할 것이라는 예측을 하기도 했다.
평행우주, 무한개의 우주
―우리 시공간은 여러 개 겹쳐져 있을 가능성이 있다? 과거의 내가 다른 선택을 하며 다른 시공간에서 살아갈 수 있다는 것, 그것이 바로 평행우주이며 이는 곧 양자역학으로 설명이 가능하다. 과거 텔레비전 프로그램에서 개그맨 이휘재가 인생을 선택했던 것이 과학적으로 가능하다는 것!
신의 입자를 발견하다
―신의 입자라고 불리는 힉스 입자의 발견에 얽힌 이야기. 힉스 입자가 신의 입자인 이유는 소립자들의 대칭관계를 깨는데 이 입자가 반드시 필요하기 때문이다. 2012년 당시 힉스 입자를 발견했다는 소식에 온 과학계가 떠들썩했던 이유와 힉스 입자에 대해 설명하고 있다.
핵폭탄의 과학적 원리
―일본과 북한에 둘러싸여 있는 한국은 언제나 핵위협에 시달린다. 그렇다면 핵폭탄의 원리는 무엇일까? 그것은 바로 핵분열에 있다. 연쇄 핵분열 과정에서 막대한 에너지가 방출되는 데 그것을 핵폭탄이라고 하는 것. 그렇다면 우라늄이니 플루토늄이니 하는 것들은 이와 또 어떤 관련이 있는 걸까? 간단히 말해서 일본에 떨어진 핵폭탄은 우라늄이었다. 이 섹션에서는 국제적으로 핵폭탄 보유에 대한 치열한 경쟁이 있으며 한국정부의 대비를 촉구하고 있다.
물리 법칙과 ‘석궁 교수’ 그리고 대통령 후보의 발언
―대한민국에 헌법이 있듯이 자연에는 물리학 법칙이 존재한다. 이를 두고 실정법과 자연법이라고 나눌 수 있을 것이다. 법률로 정해진 것이 실정법, 그 이상의 인간세계를 지배하는 보편 윤리 같은 것이 자연법이다. 그런데 물리학 법칙에서 가장 중요한 건 바로 ‘보편성’. 물리학자들은 인간세계에도 보편적으로 지켜져야 할 법칙이 있다고 생각해서 이 자연법을 믿는 사람들이 많다. 이러한 과정을 ‘석궁 교수’ 사건과 관련하여 분석했다. 석궁 교수가 자신의 판결을 내린 판사에게 수학 법칙을 적용해서 법의 허점에 대해 논쟁한 사건을 분석한 것.
4할 타자가 사라진 이유
―한국 프로야구에서 4할 타자는 더 이상 없을까? 은퇴한 이종범 선수가 1994년 3할 9푼 9리의 타율을 기록한 것이 4할에 근접한 마지막 기록이 되었다. 시즌 초반에 좋은 성적을 유지하던 김태균 같은 선수도 시즌 마지막엔 어김없이 3할 대에 멈추고 마는데, 그 이유는 바로 진화론에 있다. 바로 ‘상향평준화에 의한 변이의 감소’라는 것이다. 한마디로 모든 선수들의 실력이 상승하면서 그만큼 독보적인 기록이 나올 확률이 줄어들었다는 것이다. 다만 역시나 진화론의 관점에서 ‘돌연변이’가 등장하면 4할 타자도 곧 나올 수 있다는 것!
올림픽 체조가 보여준 과학의 힘
―2012년 국제체조연맹에서 체점 기준으로 등재됐던 ‘양학선 기술!’ 세계에서 최초로 ‘7.4’ 난도로 등재된 이 기술에도 과학적 법칙이 존재한다. 이 양학선 기술을 분석하려면 회전운동의 물리학을 알아야 하는데 한마디로 양학선 선수는 회전의 반경을 최대한 크게 하는 기술로 회전 반경을 넓여서 효과를 극대화 시킨 것이다. 이런 현상은 비단 양학선 선수의 경우만은 아니다. 헬리콥터의 날개나 오토바이의 뒷바퀴의 경우도 이러한 회전 운동으로 설명이 가능하다.
맨해튼 프로젝트의 비밀
―맨해튼 프로젝트란 1942년 미국의 과학자들이 핵폭탄을 만들기 위해 결성된 프로젝트를 일컫는다. 오펜하이머가 그 대표적인 인물. 최초의 핵폭탄이 완성된 것은 1945년 7월 16일이다. 그리고 모두가 알다시피 ‘에놀라 게이’라고 불렸던 이 ‘꼬맹이’ 폭탄은 히로시마에 투하되면서 엄청난 사상자를 내고 일본의 패전을 확정 짓는다.
과학계의 얼룩, 데이터 조작의 역사
―어느 분야와 다름없이 자신의 명성을 위해 업적을 조작하는 경우는 과학계에서도 많다. 1923년 전자의 전하량을 측정한 실험이 성공하면서 노벨물리상을 받은 ‘밀리컨’도 그런 경우. 그는 자신의 실험 업적을 위해 제자의 아이디어를 빼앗았다는 혐의를 받았다. 이런 경우가 종종 있다보니 2005년 황우석 사태가 터졌을 때 한국에서도 그의 지지자들이 밀리컨의 예를 들며 황우석을 인정해달라는 소동이 벌어지기도 했다고 한다.
일본은 왜 기초과학 분야에서 뛰어난가
―데이터 면에서도 업적 면에서도 한국은 기초과학 분야에서 일본에 한참 떨어진다. 노벨상 수상자만 해도 일본은 2016년까지 총 22명이나 배출한 기초과학 강국이다. 그에 비해 한국은 노벨상은커녕 대학원에서 물리학을 전공하고 공부하기도 힘든 실정이다. 이러한 이유는 국가적 지원의 문제뿐 아니라 지도교수들의 교육방식에도 있다. 일본의 경우는 일대일 교육 방식은 물론이고 제자의 앞날까지 책임지는 상황이라고 한다. 정부의 지원이 절대적으로 부족한 지금의 상황에서 한국의 노벨상 수상자 배출은 힘들지도 모르겠다고.
과학계의 떠오르는 혜성, 중국
―그런가하면 중국은 정부의 막대한 지원을 바탕으로 새로운 과학 강국으로 떠오르고 있다. 중국은 이미 기초과학으로 노벨상을 총 5명 수상한 전적을 가지고 있다. 중국에게 큰 업적을 빼앗긴 안타까운 일화가 하나 있는데, 바로 2011년 서울대 김수봉 교수가 중성미자 검출 성공을 중국의 다야 베이 연구진에게 며칠 차이로 빼앗긴 것이다. 압도적인 정부의 지원과 인적 자원 활용으로 짧은 시간 안에 엄청난 결과를 도출할 수 있었던 것이다. 역시 정부의 지원이 없는 지금의 상황이라면 한국의 기초과학 발전은 요원해보인다는 설명이다.
갈릴레오와 종교재판
―1822년 9월 11일은 지동설이 처음으로 가톨릭교회의 인정을 받은 날이다. 1633년 자택 연금이 확정되며 지동설이 전면 부인된 후 많은 시간이 흐른 뒤에야 겨우 인정을 받은 것이다. 물론 논란은 계속됐다. 1990년 추기경 라트징거, 지금의 교황 베네딕토 16세가 갈릴레오에 대한 교회의 판결이 정당했다고 말하면서 논란은 극에 달한다. 결국 2008년 이탈리아의 사피엔자 대학을 방문했을 때 교황 베네틱토 16세는 학생들의 엄청난 비난을 받고 그해 12월에는 갈릴레오의 업적을 찬양하기에 이르렀다고.
북한의 수소폭탄시험, 어떻게 될 것인가
―2016년 1월 6일 북한은 소형화된 수소폭탄 실험에 성공했다고 밝혀서 국제사회를 충격에 빠트린다. 그렇다면 북한이 정말 수소폭탄 개발에 성공한 것으로 봐야할까? 핵폭탄의 상용화까지는 사실 여러 단계가 필요한 작업이다. 정보가 제한적이기는 하지만 정부와 학계는 현재 2단계 핵융합까지 성공한 것으로 보고 있다. 그러므로 아직 본격적인 핵폭탄의 수준이라고 말하기는 어렵다는 것이다. 그러나 이러한 기술을 보유한 것으로 과시한 것만으로도 이미 핵을 상대 국가에 대한 보복이 가능하다는 것에서 큰 위협이다.
스타워즈 광선검은 과학적으로 가능한가
―영화 스타워즈에서 나오는 광선검은 가능할까? 과학적으로 그것은 ‘불가능하다’고 한다. 왜냐하면 광선검 모양대로 만들면 빛을 접어야 가능한데 그 접힌 부분의 중력이 어마어마해서 아마 모든 것을 다 빨아들이게 되기 때문이다. 물론 광선검과 비슷한 물체를 만들 순 있다. 플라즈마라고 기체에서 핵과 전자가 분리돼 이온화된 상태가 있는데, 이 플라즈마에 아주 높은 열을 가해주거나 전기를 흘려주면 이런 상태를 만들 수 있다고 한다.
당연히 외계인은 존재하지 않겠는가
―우리 은하에는 구상성단이라고 별이 수천 개에서 수백만 개가 모여있는 천체가 있다. 이런 천체가 150개나 존재한다. 이렇게 많은 별들이 있는데 외계인의 존재란 어쩌면 당연한 것이라고 할 수 있다. 그렇다면 왜 만나지 못했을까? 여기서는 그것을 두고 ‘페르미의 역설’로 설명한다. 간단히 말해서 외계인은 이미 우리 곁에 있는데 우리가 인지하지 못하거나 그들이 존재를 감추고 있을 확률이 높다는 것이다.
사주팔자와 고전역학
―매해 보게 되는 토정비결과 사주. 그런데 생각해보면 생년월일시가 일생을 좌우한다는 이야기인데 과학적으로 봤을 때 이게 타당할까? 그런데 놀랍게도 뉴턴의 고전역학이 이와 비슷한 구조다. 초기 조건을 정확하게 알면 미래를 정확하게 예측할 수 있다는 논리이다. 이러한 세계를 결정론적 세계관이라고 하는데 이런 논리는 생년월일시만 알면 한 사람의 미리 정해진 일생을 정확히 예측할 수 있다는 사주와 매우 유사하다고 할 수 있는 것이다.
중력파의 발견
―2016년 2월 12일 전세계를 놀라게 했던 소식, 바로 중력파의 발견이다. 중력파란 한마디로 시공간의 출렁임을 의미한다. 일반상대성이론에 나온 것인데 일반상대성이론에서는 중력을 시공간의 뒤틀림, 곡률로 해석한다. 그런데 이것이 블랙홀 같은 것과 충돌하면 시공간이 뒤틀리게 된다. 이것이 바로 중력파다. 그렇다면 중력파가 중요한 건 알겠는데 우리와 무슨 상관일까? 아직은 초기 단계라서 일상 깊숙하게 들어오진 않았다. 다만 앞으로 우리가 만약 중력을 제어하게 되는 날이 온다면 어떨까? 사람들은 그 출발점을 중력파의 발견이라고 할 것이다.
미니 블랙홀의 위력
―블랙홀은 표면 중력이 매우 강해서 모든 물체를 빨아들이는 것을 의미한다. 블랙홀이 에너지원으로 활용될 수 있음을 주장한 사람은 스티븐 호킹인데 1974년 그가 발표한 것에 따르면, 블랙홀이 빛이나 다른 소립자들을 방출하면서 에너지를 낸다고 한다. 그렇다면 미니블랙홀은 뭘까? 미니블랙홀은 보통 소립자 수준의 블랙홀을 의미하는데, 호킹에 따르면 이런 미니블랙홀도 앞으로는 에너지원으로 쓸 수 있다고 한다.
가상현실 기술이 바꾸는 실제 세계
―가상현실을 한마디로 정의하자면 컴퓨터가 만든 가짜 현실이다. 영화 매트릭스를 보면 쉽게 알 수 있다. 우리 일상에서도 비행 훈련 시뮬레이션, 3D 영화 같은 것이 바로 가상 현실이다, 그런가하면 석굴암 3차원 영상을 가상현실로 관람할 수 있다고 한다.
세기의 대결: 이세돌과 알파고
―세기의 대결로 화제를 모았던 이세돌과 알파고의 바둑 대결. 알파고란 바둑을 잘 두는 인공지능 컴퓨터를 말한다. 알파는 최고를 뜻하는 말이고 go는 바둑의 일본어다. 결국 이 대결에서 이세돌이 패하고 말았는데 사람들은 이것으로 인해 터미네이터와 같은 인류를 위협하는 존재가 나오지 않을까 걱정한다. 그러나 과학적으로 보았을 때 로봇과 인공지능은 별개다. 인간을 능가하는 인공지능이 나오려면 아직 수십 년은 흘러야 한다는 게 학계의 정설이라고 한다.
인공지능, 너무나 가까운 미래
―그렇다면 알파고가 이세돌을 이길 수 있었던 이유는 뭘까? 알파고는 자체 대국과정에서 자신의 인공신경망 연결 고리 강도를 스스로적절하게 조절한다. 이걸 강화 학습이라고 하는데 스스로 학습이 가능하다는 뜻이다. 컴퓨터라는 장점으로 천문학적인 강화학습이 가능했다는 이야기다. 알파고가 우리에게 상기시키는 것은, 우리에게는 이제 인간과의 대결을 넘어서 인공지능과도 대결할 인재를 양성해야 한다는 과제가 주어졌다는 점이다.
쌍둥이 모순
―특수상대성이론에는 ‘쌍둥이 모순’이라는 것이 있다. 예를 들어 쌍둥이 중 한명이 우주여행을 간다고 하면 우주여행을 다녀온 쪽이 나이를 덜 먹게 되는 것이다. 영화 ‘인터스텔라’에서는 서로가 서로를 ?게 보면서 멀어지는 걸로 끝나지만 스콧이 여행에서 유턴을 하면 상황이 달라진다. 다만 상대성이론에서는 우주여행을 하고 온 이가 지구에 남은 형제보다 나이를 덜 먹게 되므로 전혀 모순되지 않는다. 그런데 특수상대성이론을 이용하면 미래로의 우주여행이 지금보다 훨씬 수월해진다고 한다. 다만 과거로의 시간여행은 사실상 불가능하다는 것이 설명이다.
야구는 과학이다
―프로야구에서 투수가 공을 던지는 것은 직감에 의존하는 것 같지만 사실상 여기에도 과학적 원리가 요구된다. 투수가 던지는 공의 궤적은 야구공의 회전과 깊은 관계가 있기 때문이다. 이것은 타자도 마찬가지다. 타자의 타격에는 선수의 재량도 중요하지만 배트 중량이나 스피드를 높이는 것도 관건이라고 한다. 또한 공기의 변화도 결과에 중요한 영향을 미치는데 장마철의 습도 때문에 공과 공의 마찰이 커지면 공을 타격할 때 타자의 예상 범위를 벗어나기 때문이다.
다이아몬드 행성은 가능한가?
―흔히 말하는 다이아몬드 행성은 탄소를 생성하는 행성을 의미한다. 이들 행성은 탄소가 무척 많이 발생해서 이것이 다이아몬드를 만들어낸 것이라는 분석이 나왔다. 다이아몬드 행성이 있다면 백금으로 뒤덮인 소행성이 발견되기도 했다. 2015년 지구를 지나간 소행성은 백금이 1억 톤 정도 묻혀 있을 거라고 예상되는 것이었다. 나중에는 여기서 정말 백금을 캐게 되는 날이 올지도 모른다고 한다.
한 여성 화학자의 비극
―프리츠 하버는 1918년 암모니아 합성법을 개발하여 노벨화학상을 받은 저명한 화학자인데 나치가 가스로 유대인을 학살할 때도 공로를 세웠다. 클라라는 하버의 부인으로 본인 또한 과학자가 되고 싶었지만 결혼하면서 남편의 내조를 하고 있는 상황이었다. 클라라는 그러한 남편의 악행을 격렬하게 반대했지만 결국 남편이 끝내 유대인 학살에 동참하자 남편이 승전 기념 파티를 연 그날 집에서 자살로 생을 마감하고 만다. 이들의 아들 또한 결국 클라라처럼 자살로 생을 마감하게 된다.
100년에 걸친 염색체 지도의 완성
―약 10년 전이었던 2006년 5월 달에 인간의 1번 염색체가 완전히 해독된다. 염기서열과 유전자 지도를 완성한 것 자체가 굉장히 대단한 일이긴 합니다만 인간 게놈 지도가 나온 지 10여 년이 지난 지금도 사실 질병을 완전히 정복하진 못했다고 한다. 하지만 1번 염색체의 완전한 해독으로 앞으로는 점점 더 많은 질병을 유전자 수준에서 치료할 수 있지 않을까 기대하게 된다고.
미세먼지, 과학이 해결할 수 있을까?
―보통 크기가 10마이크로미터 이하인 먼지를 미세입자라고 하고 크기가 2.5마이크로미터 이하인 입자를 초미세먼지라고 부른다. 미세먼지는 황사는 또 다른데, 황사는 한 마디로 말해서 모래알갱이라고 할 수 있다. 이 챕터에서는 미세먼지를 줄이기 위한 방안으로 우선 정부에서 미세먼지 실태에 대해 정확하고 믿을 수 있는 자료를 확보하고 공개하고 각 지역의 시멘트 산업이나 석유화학단지, 화력발전소나 고속도로, 철도 공사 등을 고려하여 지역별로 특성에 맞는 대책이 필요하다고 말하고 있다.
새로운 입자가 발견될 것인가
―소립자들이 현실에서 보는 것처럼 질량을 가지려면 이 대칭관계를 깨야 하는데 이 과정을 힉스 메커니즘이라고 부르며 과정에 관여하는 입자가 바로 신의 입자라는 별칭을 가진 힉스 입자이다. 이 발명에 대해서 이 책의 저자는 과학 내적인 관점에서 보자면 새로운 과학혁명을 촉발할지도 모른다고 이야기 한다.
우주는 점점 더 빨리 팽창한다
―1998년에 두 연구진은 우주에서 은하나 은하단 같은 게 많으니까 이런 게 중력 작용을 해서 결국 팽창 속도를 늦추지 않겠느냐고 생각했는데 결과는 정반대로 나왔다. 우주팽창이 일정할 때보다 초신성이 15% 정도 더 멀리 있다는 사실을 알게 된 것이다. 그 공로로 두 연구진은 2011년에 노벨상을 수상했다. 우주를 가속 팽창시키는 원인이 무엇인지 아직 정확하게 모르기 때문에 암흑 에너지라는 이름이 붙어 있다. 우리 우주 전체의 에너지 중 암흑 에너지가 약 70% 가까이 된다고 한다.
주노, 남편 주피터를 만나러 가다
―주노는 2011년 8월5일 미국에서 발사된 목성 탐사선으로 4년 11개월 동안 28억 킬로미터를 날아간 끝에 올 7월4일에 목성궤도에 진입했다. 주노가 이렇게 다양한 탐사를 하는 이유는 목성은 태양계 행성 중에서 가장 먼저 만들어진 것으로 추정되기 때문이다. 목성을 알면 곧 태양계의 출생의 비밀을 알게 된다고.
오존층이 회복된다
―몬트리올 의정서 채택 이후 오존층이 회복되고 있는 과정을 설명하고 있다. 1987년 채택된 이 의정서의 정식 명칭은 ‘오존층 파괴물질에 관한 몬트리올 의정서’이고 89년 1월부터 발효가 되었다. 이후로는 각 국가와 기업에서 냉장고나 에어컨 스프레이 등에 들어가는 프레온 가스를 다른 물질로 대체를 해 왔다. 우리나라 같은 개발도상국가는 유예기간이 있었는데 2010년부터는 사용이 전면 중단되었다. 오존층 회복을 확인한 연구진 중 한 사람인 슈미트 박사는 이런 말을 남기기도 했다. “몬트리올 의정서는 글로벌 환경문제를 해결한 진정한 성공스토리이다.”
사라진 새 입자
―대형강입자충돌기가 발견했다고 공표한 정체불명의 입자가 빛 두 가닥으로 붕괴하는 신호가 오류였다는 해프닝을 이야기하고 있다. 그래서 국제학회에서 이 새로운 입자의 장례식을 치렀다는 얘기가 나왔다는 해프닝을 소개하는 챕터다.
물리학자는 카지노를 잘할까?
―사실 확률이론이 발전하게 된 계기가 도박 때문이라는 사실. 도박을 즐기던 프랑스의 한 작가는 게임이 중간에 끝나게 되면 베팅한 돈을 어떻게 나누는 게 좋을까가 궁금했다고 한다. 이걸 친구였던 수학자 파스칼한테 문의했더니 확률에 의한 기댓값으로 판돈을 나누면 된다고 얘기해 줬다고. 카드로 하는 게임은 대부분 확률론적으로 설명할 수 있으니까 확률에 대한 개념이 좀 있다면 늘 이기지는 못해도 승률을 높일 수는 있다고.
소리가 빠져나가지 못하는 인공 블랙홀
―제프 슈타인하우어라는 이스라엘 물리학자가 만든 인공 블랙홀에 관한 챕터다. 호킹의 블랙홀은 빛이 빠져나가지 못하는 천체지만 슈타인하우어가 만든 건 소리가 빠져나가지 못하는 모형이다. 원자로 만든 모형이니까 진짜 블랙홀은 당연히 아니며 빛 대신 극저온 원자의 음향진동으로 실험을 한 거니까 이점도 진짜 호킹 복사와 다르다. 다만 어떤 경계를 넘어가면 다시 빠져나오지 못하는 사건의 지평선을 유사하게 구현했다는 점, 그리고 그 근처에서 양자역학적인 음향진동이 생겨나서 어느 한쪽 경계면 바깥으로 나올 수 있다는 점 등은 호킹 복사와 비슷한 면이 많아서 모형으로서의 한계는 있지만 블랙홀이나 호킹 복사의 성질을 연구하는 데에 큰 도움을 줄 수는 있다고 한다.
중국, 우주 개발의 미래를 좌우할 것인가
―중국의 우주 개발의 거침없는 행보에 대한 소개와 더불어 우리나라는 이제 겨우 나로호를 2013년에 쏘아 올린 상황에 대한 아쉬움을 설명한다. 우리나라는 발사체 기술이 아직 초보단계. 현재 한국형 달 탐사계획이 진행중인데 2018년에 달 궤도선을 쏘고 2020년에는 달 착륙선을 내려보낸다는 계획이 있다. 저자는 모쪼록 이 계획대로 잘 추진돼서 우리도 우주로 진출하는 교두보를 마련했으면 하는 바람을 설명한다.
현실이 가상현실이라면?
―영화《매트리스》와 같은 가상현실이 가능할까?에 대한 챕터다. 2016년 6월2일 외신 보도에 따르면 엘론 머스크 회장은 코드 컨퍼런스에 참석해서 “인류의 삶은 영화 매트릭스에서처럼 인공지능(AI)과 고도로 발달한 컴퓨터가 만들어낸 가상세계에서 펼쳐질 것”이라며 "미래 인류가 가상 세계가 아닌 진짜 현실에서 살 확률은 10억분의 1에 불과하다"라고 전망했다. 이에 대해 저자는, 기술이 발전하면 가상현실이나 증강현실이 실제 현실과 구분할 수 없게 될 것이라며 과학적인 설명을 덧붙인다.
시간여행은 가능할까?
―시간여행도 여러 종류가 있다.드라마 “달의 연인”처럼 주인공이 뜻하지 않게 과거나 미래로 미끄러져가는 경우, 이걸 타임슬립이라고 한다. 이와 달리 자기가 원하는 과거나 현재로 마음대로 시간을 도약해서 옮겨 다니는 경우 이걸 타임리프라고 하는데, 영화 “터미네이터”나 “백 투 더 퓨처”가 대표적이다. 그밖에 타임루프라는 것도 있다고 한다. 이건 말 그대로 시간의 고리 속에 갇혀버리는 경우인데, 2014년 개봉했던 영화 “엣지 오브 투모로우”가 대표적이라고.

화성, 지구의 미래?
―지난 2012년, 네덜란드의 란스도르프라는 사업가가 제안한 화성이주 계획이 마스원 프로젝트이다. 전 세계에서 신청한 사람이 20만 명을 넘었고 이 중에서 실제 이주민을 선발해서 훈련을 시키기도 했다고 한다. 원래 계획대로라면 2023년에 첫 이주민을 보내게 되는데, 이게 한번 사람을 보내는 게 아니고 주기적으로 사람을 보내서 화성 정착촌을 만들겠다는 계획이라고 한다. 지구인들의 끝없는 화성 이주 계획에 대한 과학적 분석을 보여주는 챕터다.
슈퍼문이 떴다
―슈퍼문이 뜨면 지진이 발생한다? 슈퍼문에 관한 낭설을 과학적으로 설명하는 챕터다. 물론 슈퍼문이 떴을 당시 한국의 충남 보령에서도 규모 3.5, 뉴질랜드 해안에서도 진도 7.8의 지진이 있었다. 달의 중력이 지구 지각도 약간이나마 들썩이게 하니까 슈퍼문이 지진을 일으키는게 아닌가 하는 생각을 할 수도 있다고 한다. 하지만 직접적인 원인이 되기는 좀 어렵다는 게 저자의 설명이다. 왜냐하면 달이 지구에 가까워지는 정도가 평소보다 약 7% 정도에 불과한데 그 결과로 달에 의한 기조력이 대략 20% 정도밖에 증가하지 않아서 이 정도로는 지구에서 엄청난 지각활동이 일어난다고 보기는 좀 어렵다고 한다.
망원경, 거대함을 향해 내딛는 진보
―과학자들은 왜 거대한 망원경에 집착할까? 그 이유는 초기 우주를 관측하기 위해서인데, 우주는 빅뱅 이후로 계속 팽창해 왔다는 게 20세기의 중요한 관측결과다. 그래서 우주 초기의 빛은 우주 팽창 때문에 파장이 길어진다고 한다. 그 결과 초기 우주를 관측하려면 적외선 영역을 보는 게 중요하고 대략 빅뱅 직후 수억 년 전후, 초기 별과 은하가 탄생하는 순간을 포착하는 게 중요한 목표라고 한다. 외계행성의 생명체 탐색도 흥미로운 연구과제임은 물론이라는 게 설명이다.
공룡 화석, 진화의 비밀을 밝혀줄 것인가
―중국의 리다 싱 연구진이 미얀마 북동부 호박시장에서 깃털로 덮인 공룡의 꼬리가 포함된 호박을 발견해서 화제가 된 사건으로 추적해 보는 공룡 진화의 비밀을 다룬 챕터다. 당시 미얀마 상인은 공룡꼬리를 식물 줄기라고 생각했다고 한다. 공룡이 살았던 시대는 약 9,900만 년 전으로, 꼬리길이가 약 3.7센티미터입니다. 위쪽은 밤나무색 깃털이고 아래쪽은 흰색 깃털이다. 당시에 발견된 꼬리의 주인이 정확하게 누구인지는 아직 잘 모르지만, 성체 크기가 15센티미터를 넘지 않는, 참새 정도인 걸로 추정된다고 한다. 이 화석을 통해 과연 비밀을 풀 수 있을지 이야기해본다.
추진제 없이 날 수 있을까?
―최근에 EM Drive라고 하는, 전혀 새로운 개념의 엔진이 등장했다고 해서 화제라고 한다. 영어로는 ElectroMagnetic Drive, 우리말로 하자면 전자기 추진체 정도 되겠는데요. 이게 기존의 물리법칙을 벗어난다고 해서 더욱 관심을 모으고 있다는 게 저자의 설명이다. 지금 기술로는 화성까지 가는 데에 약 6개월 정도 걸리거는데 EM 드라이브는 마이크로파만 발생시킬 수 있으면 별도의 연료가 더 필요 없어서 손쉽게 추진력을 계속 얻을 수 있어서 나중엔 엄청난 속도를 낼 수 있다고 한다. 그렇게 되면 태양계 바깥이나 다른 별을 탐험하는 데에도 유용할 것이라는 이야기다. 다른 한편으로는 이게 사실로 드러날 경우 기존의 물리학을 완전히 뜯어고치거나 전혀 새로운 물리학을 다시 구축해야 하는 문제가 생길 수도 있어서 찬반논쟁이 여전하다는 게 저자의 설명이다.

“세상 모든 것의 이치”를 시사 문제와 엮어 이야기해줄 사람, 이 어려운 걸 해낼 사람은 바로 이종필 교수다!”

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서화숙 언론인·헌집트러스트 대표
프롤로그
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평행우주, 무한개의 우주
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핵폭탄의 원리
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갈릴레오와 종교재판
북한의 수소폭탄시험, 어떻게 될 것인가
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세기의 대결: 이세돌과 알파고
인공지능, 너무나 가까운 미래
쌍둥이 모순
야구는 과학이다
다이아몬드 행성은 가능한가?
한 여성 화학자의 비극
100년에 걸친 염색체 지도의 완성
미세먼지, 과학이 해결할 수 있을까?
새로운 입자가 발견될 것인가
우주는 생각보다 더 빨리 팽창한다
주노, 남편 주피터를 만나러 가다
오존층이 회복된다
사라진 새 입자
물리학자는 카지노를 잘할까?
소리가 빠져나가지 못하는 인공 블랙홀
중국, 우주 개발의 미래를 좌우할 것인가
현실이 가상현실이라면?
시간여행은 가능할까?
화성, 지구의 미래?
슈퍼문이 떴다
망원경, 거대함을 향해 내딛는 진보
공룡 화석, 진화의 비밀을 밝혀줄 것인가
추진제 없이 날 수 있을까?

에필로그
브런치 뒤의 커피 한 잔

주·참고자료