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『교양인을 위한 물리지식』은 어떻게 하면 더 많은 사람에게 물리학이 재미있게 다가갈 수 있을까를 고민하다 나온 결과다. 그래서 저자들은 이 책이 사람들의 과학적 호기심을 자극하고 풀어주는 역할을 하기 바란다. 과학을 공부한다는 것은 ‘지금까지 남들이 가져보지 못한 궁금증에 대한 대답을 찾아가는 과정’이므로 단순히 책이나 자습서에 나온 공식을 외우고 그 공식을 응용해 문제를 푸는 방식이 아니라 함께 과학을 즐기고, 과학을 주제로 대화를 나누며 즐거울 수 있기를 말이다.

세상이 다르게 보이는 생활 속 물리 탐험!
달과 우주, 자연현상에서 내비게이션, MRI, 냉장고 등 생활 속 기기까지
재치 있는 글과 눈에 쏙쏙 들어오는 일러스트로 물리의 핵심 원리를 배운다!

-달은 왜 항상 같은 면만 보일까?
-냉장고는 어떻게 냉기를 유지할까?
-우주의 나이를 아는 방법은 무엇일까?
-둥근 물체는 왜 잘 굴러갈까?
-음악과 물리는 어떤 관련이 있을까?

다음 카카오 브런치 인기 연재작!

“난생 처음 물리가 재밌어졌다!”
- 브런치 위클리 매거진 독자

“스토리 중심의 설명 덕분에, 과학이 친근하게 다가온다!”
- 브런치 위클리 매거진 독자

▼ 물리학의 즐거움
《교양인을 위한 물리지식》은 물리학을 공부하고 함께 박사학위를 받은 두 사람이 공동 집필한 책이다. 사람들에게는 과학, 특히 ‘물리학’은 재미없고 따분하며 심지어 어렵다는 선입견이 있다. 사실 우리는 초등학교부터 고등학교를 마칠 때까지 최소한 12년간 수학과 과학을 배우지만, 대다수가 제일 싫어하는 과목을 꼽으라면 수학과 과학이 그 자리를 차지하기 일쑤다. 어쩌다가 과학과 수학이 재미없고 따분한 과목이 되었을까?

저자들은 과학이나 수학이 원래 재미없는 학문이라기보다 기본적으로 교육이 ‘호기심을 이끌어내지 못하고 재미있게 가르치지 못한 데 있다’고 생각한다. 과학을 전공한 저자들에게 가족이나 주변 지인들은 신기한 자연현상이나 자주 접하는 가전제품의 작동원리에 대한 질문하는데 그럴 때 여러 사례를 들어가며 쉽게 설명해주면, 설명을 들은 사람들의 반응은 ‘의외로 신기하고 재밌네’인 경우가 많았다.

《교양인을 위한 물리지식》은 어떻게 하면 더 많은 사람에게 물리학이 재미있게 다가갈 수 있을까를 고민하다 나온 결과다. 그래서 저자들은 이 책이 사람들의 과학적 호기심을 자극하고 풀어주는 역할을 하기 바란다. 과학을 공부한다는 것은 ‘지금까지 남들이 가져보지 못한 궁금증에 대한 대답을 찾아가는 과정’이므로 단순히 책이나 자습서에 나온 공식을 외우고 그 공식을 응용해 문제를 푸는 방식이 아니라 함께 과학을 즐기고, 과학을 주제로 대화를 나누며 즐거울 수 있기를 말이다.

▼ 과학이 인류를 도약하게 한다
프리먼 다이슨은 ‘모든 과학자는 반역자’라고 표현했다. 혁신적 사상이나 과학적 발견은 세상의 믿음보다 많이 앞서 나가기 때문에, 과학자는 대부분 기존의 틀을 깨는 역할을 하게 마련이다. 그러다 보니 세상으로부터 인정받기 어려울 때가 많고, 실생활에 반하는 혁신적인 사고 때문에 심한 고초를 겪기도 한다. 하지만 그들의 이런 헌신이 결국 인류 과학기술 발전에 큰 기여를 해왔고, 지금껏 인류가 발전해온 원동력이 되었다.

우리 생활에는 물리법칙이 깊숙하게 개입되어 있다. 운전할 때 없어서는 안 될 내비게이션에서부터 몸이 아플 때 진단에 꼭 필요한 MRI, 아이들의 즐거운 놀이기구인 그네, 기기의 혁명이라 부르는 스마트폰 등 물리법칙이 없이 작동하는 것이 없을 정도다. 사실 인류가 물리법칙을 몰랐다면 우리 삶은 지금처럼 여유롭지 못했을 것이다. 그런 의미에서 우리는 지금이라도 인류의 생활을 풍요롭게 해준 수많은 과학자에게 감사를 표해야 할 것이다.

▼ 쉽게 들여다보는 물리 세계
이 책은 우주와 태양계, 자연현상, 기기 등에 담긴 40개의 물리법칙을 다루고 있다. 물리법칙을 설명할 때 일반적으로 사용되는 수식을 나열하기보다는 일반 독자들도 쉽게 이해할 수 있도록 사례를 통해 설명하고 그림을 풍부하게 넣어 설명했다. 특히 이론적인 물리법칙보다는 생활에서 빈번하게 만나는 사례들을 담았다.

현대 문명은 르네상스 이후부터 발전해온 과학적 업적 위에서 이루어졌고 근래에 들어서는 인터넷의 발달로 보다 많은 사람이 과학기술 정보를 접하게 되었다. 과학에 대한 이해는 세상을 보는 눈을 바꿔준다. 진정한 교양인이라면 다른 어떤 것보다 우선하여 과학에 대한 이해가 필요하다. 이 책을 통해 독자 모두 미래를 향한 단단하고 현명한 통찰력을 가졌으면 하는 바람이다.

머리말 물리학의 즐거움, 함께 나눌 수 있기를

01 모든 과학자는 반역자
02 속마음도 터놓게 만드는 혜성의 아름다움
03 달의 뒷모습을 본 적 있나요?
04 쌍둥이의 시간은 다르게 흐른다
05 1미터는 어떻게 만들어졌을까?
06 아인슈타인에게 감사해야 하는 이유
07 차세대 클린 에너지
08 우주는 부풀어 오르는 빵과 같다
09 둥글다고 다 구르는 건 아냐
10 크루즈 여행과 열기구 여행
11 비행기와 청소기의 공통점
12 누구나 헤라클레스가 될 수 있다
13 바람은 어디에서 불어오는가?
14 로켓을 타고 우주여행
15 컬링 경기를 즐겨보자
16 그녀는 번지점프를 좋아해!
17 춘향이가 그네를 잘 탔던 까닭
18 내일 날씨 어때?
19 육각형의 비밀
20 냉장고의 탄생
21 파동은 어떻게 음악이 되는가?
22 속도위반 딱지 안 떼는 법
23 강아지는 무지개를 볼 수 있을까?
24 우주에서는 볼 수 없는 붉은 노을
25 모니터 크기의 비밀
26 거실에서 즐기는 나이아가라
27 인터넷 혁명의 시작
28 바쁜 현대인의 동반자
29 손으로 나누는 수다
30 전기를 자석으로 만든다고?
31 스피커에 자석이 필요한 이유
32 형형색색 네온사인
33 환경을 위한 작은 선택
34 평화의 에너지
35 모든 움직임은 이미 결정되어 있다?
36 레이저로 광선검을 만들 수 있을까?
37 최강의 무기이자 인류의 필수품
38 몸속을 영상으로 구현하라
39 감마선과 함께 사라지다
40 질병 치료에 도움 주는 양성자

참고 문헌
사진 출처
찾아보기

“형은 네가 형 때문에 공사(공군사관학교) 가는 거 싫어.”
“아냐… 그런 거…. 에이, 아니라고!”
몇 년 전 방영되었던 드라마 [응답하라 1988]에서 형 정봉이 동생 정환에게 그동안 마음에 담아두었던 짐을 털어내며 하는 말이다. 형제는 대문 처마 위에 의자를 펴고 곧 쏟아질 유성우를 기다리며 대화를 나눴다. 자고로 형제란 가까우면서도 데면데면한 사이라 속마음을 쉽게 터놓지 못하는 법이다. 하지만 아름다운 유성우 덕분인지 둘은 마음을 열고 서로의 진심을 이해한다.
유성우는 얼음덩어리로 구성된 혜성의 꼬리에서 떨어진 불순물들이 지구 대기와의 마찰로 불타면서 떨어지며 만들어내는 아름다운 광경이다. 몇 십 년 혹은 몇 백 년 주기로 지구로 돌아오는 혜성이기 때문에 일평생 한 번 만날까 말까 한다. 빠르게 움직이는 꼬리 달린 별인 혜성의 신비로움은 창작자들에게도 깊은 영감을 주는 존재이기도 하다.
_02. 속마음도 터놓게 만드는 혜성의 아름다움 19p

엔진에서 발생된 동력이 바퀴로 전달되면 자동차는 움직인다. 너무 당연하고도 단순한 원리라 그 안에 숨겨진 ‘마찰력(friction force)’에 대해 특별히 생각해보기는 힘들다. 바퀴는 탈 것의 움직임에 절대적인 역할을 담당한다. 바퀴라는 둥근 사물이 없다면 탈 것의 움직임에는 결정적인 장애가 생긴다. 흔히 바퀴나 공 같은 둥근 물체는 ‘원래’ 잘 굴러간다고 생각한다. 하지만 바퀴나 둥근 공을 아주 반질반질한 빙판 위에서 밀어보자. 생각과 달리 공은 잘 구르지 않고 쭉 미끄러진다. 그렇다면 둥근 물체가 굴러가는 이유는 무엇일까? 답은 마찰력에 있다.
_09. 둥글다고 다 구르는 건 아냐 61p

열기관과 달리 냉장고는 외부에서 일을 하는 과정을 통해서 낮은 온도에 있는 열에너지를 높은 온도 쪽으로 이동시키는 장치다. 냉장고가 열에너지를 외부로 배출하여 내부 온도를 낮추는 과정은 그림 20-2와 같다. 액체 냉매가 팽창밸브를 통과하면 부피가 팽창하면서 직경이 수 미크론 이하의 액체 방울이 되고, 이 작은 액체 방울을 에어로졸이라고 한다. 이 에어로졸은 냉장고 내부에 설치된 금속파이프인 기화기로 들어가고 기화기 안에서 주변으로부터 열을 빼앗아 기체로 변한다. 액체가 기체로 변하면서 주변으로부터 빼앗은 열을 기화열이라고 한다. 기화열을 빼앗긴 금속 파이프는 온도가 낮아져 냉장고 내부의 온도를 낮춘다.
_20. 냉장고의 탄생 127p

어떤 빛이 높은 에너지 상태의 전자를 자극해 같은 성질을 가진 빛을 내놓도록 하는 현상을 ‘유도 방출’이라고 한다. 레이저는 공진기 내에서 유도 방출 과정이 일어나 같은 성질을 가진 빛이 공진 기 내에서 그 세기가 계속 증폭해 발생한 빛이다. 이 유도 방출 과정 에서 레이저는 직진성이 좋아지고, 단색성, 간섭성이 높아진다. 실제 의 레이저는 공진기를 구성하는 두 거울이 모두 빛을 완전히 반사하는 것은 아니고, 그중 하나의 거울은 일부 투과되도록 설계한다. 이렇게 공진기 내부에서 충분히 증폭된 후에 하나의 거울로 새어나오는 빛이 레이저다.
_36. 레이저로 광선검을 만들 수 있을까? 225p