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과학사를 뒤흔든 29가지 업적들을 살펴보는 과학 교양서

『유레카의 순간들』은 인류사와 과학사를 뒤흔든 29가지 과학적 발견과 발명의 순간들을 소개하는 과학 교양서이다. 그리고 수많은 과학자들이 ‘유레카!’를 외치기 위해 어떤 노력을 펼쳤으며, 그 이면에 어떤 흥미진진한 뒷이야기가 숨어 있는지 살펴본다. 단순히 과학 지식을 전달하는 것에서 그치지 않고 사회, 역사, 문화와 접목시켜 통합적으로 살펴봄으로써 청소년 독자들의 교양과 상식을 넓혀 준다.

수많은 과학자의 열정과 끈기가 이루어 낸
과학사의 찬란한 순간들을 살펴보는 과학 교양서!

위대한 과학적 발견과 발명의 순간, 그들은 ‘유레카’를 외쳤다!
세계적인 과학자 29명의 찬란한 업적에 얽힌 흥미진진한 뒷이야기
기원전 3세기경 고대 그리스의 과학자 아르키메데스는 왕의 금관에 불순물이 섞였는지 알아낼 수 있는 방법을 연구했다. 하지만 뾰족한 수가 없었다. 머리도 식힐 겸 목욕을 즐기던 그는 욕탕에 들어가는 순간 부력의 원리를 깨닫고 기쁨을 주체하지 못해 알몸인 채 거리로 뛰쳐나갔다.
2014년 개봉해 국내에서 1천만 명의 관객을 동원한 영화 《인터스텔라》의 여주인공 머피는 수 년 동안 중력 방정식을 풀기 위해 노력했다. 지구의 사막화가 심해져서 인류가 지구에서 살 수 없을 지경이 되었기 때문이다. 우주 공간에 새로운 보금자리를 마련하기 위해서는 반드시 중력 방정식을 완성해야만 했다. 마침내 그녀는 인류의 마지막 희망이었던 중력 방정식의 비밀을 풀고서 미친 사람처럼 환호하며 연구실 곳곳을 뛰어다녔다.
아르키메데스와 머피의 공통점은 무엇일까? 그들은 부력의 법칙과 중력 방정식을 발견한 순간 “유레카!”를 외쳤다. ‘유레카’는 ‘알았다, 발견했다.’는 뜻의 고대 그리스 어로, 무언가 새로운 것을 발견하고 발명했을 때 거기에서 비롯된 환희와 충격을 표현하는 말이다. 그리고 인류의 찬란한 문명과 과학은 수많은 과학자들이 외친 ‘유레카’가 쌓이고 서로 영향을 주고받으면서 발전했다고 해도 과언이 아니다.
《살림청소년 융합형 수학 과학 총서》 51번 째 책 『유레카의 순간들』은 인류의 역사에 큰 변혁을 가져 온 29가지의 과학적 발견과 발명의 순간을 소개하는 과학 교양서이다. 아인슈타인, 뉴턴, 다윈, 허블, 제너, 케쿨레 등 위대한 과학자들의 업적과 이를 이루기 위해 노력했던 과정 중 잘 알려지지 않았던 파란만장한 뒷이야기를 들려준다. 그리고 과학적 성과가 탄생할 수 있었던 인문학적ㆍ철학적 배경을 살펴보고, 더 나아가 과학기술의 발전이 야기한 여러 문제들에 대하여 고민해 볼 수 있도록 도와준다. 덕분에 청소년 독자들은 과학자들의 천재적인 재능과 창의적인 발상, 끈기와 집념, 약간의 행운이 결합하여 어떤 시너지 효과를 낳았는지 확인하고 이 효과가 우리 생활에 어떤 영향을 미쳤는지 배울 수 있다.

기술과 공식보다 과학자 이야기가 더 많은 과학책
전공자, 전문가가 아니어도 누구나 재밌게 읽고 쉽게 이해할 수 있다
『유레카의 순간들』의 김형근 저자는 ‘과알못(과학을 알지 못하는 사람)’이었다. 학창 시절에는 인문학과 정치외교학을 전공했고, 언론사에서 20여 년 동안 기자로 근무할 때에는 과학과 관련 없는 부서에서 일했다. 하지만 일본인 노벨 물리학상 수상자를 인터뷰한 것이 계기가 되어 과학에 대한 관심과 흥미를 가지게 되었다. 그리고 다른 사람들도 자신처럼 과학을 잘 모르더라도 재미를 느낄 수 있기를 바라는 마음으로 과학 저술가 활동을 시작했다.
이 책의 가장 큰 장점은 이러한 저자의 이력에서 비롯되었다. 과학 전문가나 전공자의 수준이 아니라 일반인의 눈높이에 맞게 과학이 서술되었기 때문이다. 더불어 저자의 시선은 최첨단 이론과 기술이나 복잡한 공식이 아닌, 사람 즉 과학자와 과학기술의 혜택을 누리는 대중에게 향하고 있다. 덕분에 펼치기만 해도 정신이 아득해지는 수식과 도표로 가득한 과학책이 아니라 마치 이야기책을 펼친 것처럼 누구나 부담 없이 읽고 쉽게 이해할 수 있다.
『유레카의 순간들』의 또 다른 매력은 나일론을 발명한 캐러더스, 아스피린을 발명한 호프만, 비타민을 발견한 풍크, 플라스틱을 발명한 존 하이엇 등 교과서에서는 만날 수 없었던 과학자들의 흥미진진한 일화를 소개함으로써 교양 상식의 폭을 넓혀 준다는 데 있다. 우리는 여러 문명의 이기(利器)를 누리지만 이것들이 누구의 노력 덕분인지 모르는 경우가 많다. 일상의 흔한 일들, 당연한 것들에 대해 의문과 호기심을 가지는 활동은 과학적 사고력을 높이는 밑거름이 된다. 이처럼 『유레카의 순간들』은 과학을 어려워하는 독자와, 어느 책에나 등장하는 과학자의 일화를 반복해서 읽는 것에 지친 독자들에게 훌륭한 과학 입문서가 될 것이다.

청소년들이여, 바라고 몰두하고 노력하라!
과학적 사고력과 과학적 인성을 동시에 키워 주는 교양서
우연(유레카의 순간)이 어떤 사람에게 일어나는지 관찰한 적이 있는가? 순간적인 영감은 그것을 얻으려고 오랜 시간에 걸쳐 준비하고 고심해 온 사람에게만 찾아오는 법이다. -루이 파스퇴르, 세균학자

누구나 한 번쯤 갑자기 좋은 생각이나 아이디어가 떠오른 경험이 있을 것이다. 이는 과학자들도 마찬가지이다. 김형근 저자는 이 ‘유레카의 순간’을, 길 가다가 지갑을 줍는 것처럼 하늘에서 뚝 떨어지는 우연이나 횡재가 아니라 묵묵히 한길을 걸으면서 오랫동안 노력하면 얻을 수 있는 ‘학문적 깨달음’이라고 정의했다. 그만큼 다양한 노력이 만들어 낸 필연의 산물이라는 것이다.
예를 들어 케쿨레는 잠을 자다가 꿈속에서 벤젠 구조를 목격하고 연구의 실마리를 찾았다. 존 하이엇은 코끼리의 상아로 만들던 당구공이 너무 비싸서 값싼 재료를 찾다가 플라스틱을 발명했다. 여성 과학자 매클린톡은 유전학에 관한 자신의 이론을 인정받기 위해 무려 30여 년을 인내했고, 미국의 의사 제시 러지어는 모기가 황열병을 전염시킨다는 가설을 입증하기 위해 직접 모기에 물려 황열병에 걸렸다.
이들이 맞이한 유레카의 순간은 어찌 보면 운이 좋았거나 그저 오래 기다렸거나 무모한 도전을 펼친 결과처럼 여겨질 수도 있다. 하지만 그들의 업적이나 행운보다 더 중요한 것은 그들이 하나의 목표를 설정하여 간절히 염원하고 끊임없이 노력했다는 점이다. 앞서 소개한 파스퇴르의 명언과 『유레카의 순간들』이 청소년 독자들에게 선사하는 메시지도 이와 같다. 원하는 결과는 바라고 몰두하고 노력하는 자의 것이다. 그런 의미에서 이 책은 청소년 독자들에게 과학적 사고력뿐만 아니라 과학적 인성까지 키워 주는 교양서라고 할 수 있겠다.

들어가는 말

1부. 빅뱅처럼 터졌다! 과학사의 극적인 순간들
낡은 시계탑에서 위대한 영감을 얻다 -아인슈타인과 상대성이론
난 늘 예쁜 조약돌을 찾는 어린아이 -뉴턴과 만유인력
진실은 깊은 숙고와 경험을 통해 발견하는 법 -갈릴레이와 진자의 법칙
평범한 새에게서 영감 얻은 ‘땅의 혁명’ -찰스 다윈과 진화론
나는 나의 죽음을 보았다! -빌헬름 뢴트겐과 X선 발견
‘석유가 만든 비단’ 혁명을 일으키다 -월리스 캐러더스와 나일론의 발견
하늘에 수학의 잣대를 들이대다 -요하네스 케플러와 행성의 법칙
화학을 예측 가능 과학으로 만들다 -멘델레예프와 주기율표
지구에서 태양으로 바뀐 우주의 중심 -코페르니쿠스와 지동설
역사상 최초의 과학수사 요원 -아르키메데스와 부력의 법칙

2부. 서서히 타오르는 불꽂처럼! 노력과 끈기의 순간들
‘괴짜 어린이’가 일으킨 과학수사 혁명 -앨릭 제프리스와 DNA 지문
끈질긴 집념 속에서 얻은 거대한 영감 -바버라 매클린톡와 ‘튀는 유전자’
의문과 의문 속에서 해법을 찾다 -카를 란트슈타이너와 ABO 혈액형
집념에 불타는 권투 선수의 위대한 발견 -허블과 우주팽창이론
납 오염 연구가 선물한 위대한 깨달음 -클레어 패터슨과 지구의 나이
융합 과학이 만들어 낸 거대한 혁명 -오토 한과 핵분열
효심(孝心)이 일궈 낸 위대한 발명품 -펠릭스 호프만과 아스피린
생물과 무생물의 차이는 없다! -오파린과 생명의 기원
기니피그가 되어 과학적 증명을 알리다 -제시 러지어와 황열병의 감염 경로
혈액의 흐름은 자연의 법칙과 같다 -윌리엄 하비와 혈액순환이론

3부. 연쇄 호기심 반응을 불러일으킨 위대한 우연의 순간들
쌀겨에서 위대한 영감을 얻다 -비타민을 발견한 카시미르 풍크
인류를 구원한 소젖 짜는 소녀 -에드워드 제너와 천연두 백신
하숙집 음식에서 나온 기묘한 발견 -게오르크 헤베시와 방사성 추적자
꿈속에서 뱀이 꼬리를 물고 돌았다! -아우구스투스 케쿨레와 벤젠 구조
실험실 가스등을 보고 깨달은 거대한 영감 -넬류보프의 에틸렌 발견
양조장에서 얻은 위대한 깨달음 -프리스틀리와 산소의 발견
값싼 당구공 개발이 계기가 되다 -존 하이엇과 플라스틱의 발견
하늘의 영감으로 공룡의 존재를 알리다 -고고학의 어머니, 메리 애닝
위대한 우연은 준비된 자를 찾아온다 -알렉산더 플레밍과 페니실린의 탄생

그는 알 수 없는 미지의 광선이라는 의미에서 ‘X선’이라고 이름을 붙였다. 그리고 이 새로운 광선의 특징을 더 연구하고자 하였다. 그러던 와중에 혹시 사람의 손을 찍으면 어떤 결과가 나오게 될지 궁금해졌다. 뢴트겐은 2주쯤 후에 아내의 손을 X선으로 찍어 보았다. 사진을 인화했더니 거기에는 놀랍게도 커다란 반지가 손가락에 걸려 있는 앙상한 뼈의 모습이 나타나 있었다. 그 사진을 본 그의 아내는 두려움에 떨며 “나는 나의 죽음을 보았다!”고 외치고 말았다. 그의 아내가 놀랄 만도 한 것이, 당시에는 투시된 인체의 내부 모습을 상상도 할 수 없었기 때문이다.
-pp. 57~58

코페르니쿠스는 자신의 이론에 무게를 싣기 위해서 수학적으로 뒷받침할 수 있는 정교한 체계를 만들어야 한다고 생각했다. 그리고 결국 그의 필생의 대작인 「천체의 회전에 관하여(On the Revolution of the Heavenly Spheres)」라는 논문을 완성하게 된다. ‘레볼루션(revolution)’이라는 말이 ‘회전’과 ‘혁명’이라는 두 가지 뜻을 지니고 있다는 것을 감안한다면, 그의 논문은 「천체의 혁명에 관하여」라는 제목을 붙여도 무방할 정도로 세상에 나오자마자 그야말로 혁명을 불러일으켰다.
코페르니쿠스가 수학에 매달린 이유는 증명할 수 있는 명료한 체계를 고안하기 위해서였다. 프톨레마이오스의 체계는 복잡하면서 군더더기가 너무 많았던 것이 늘 불만이었다. 그리고 그는 수학적이고 과학적 반론이 아닌, 단지 천동설을 뒤엎었다는 이유로 꼬투리를 잡고 자신의 체계를 공격하려 드는 사람들을 경계했다. 그는 「천체의 회전에 관하여」에서 다음과 같은 이야기를 남겼다.
-pp. 92

중학교 때부터 권투를 시작한 허블은 과학보다 운동에 대단한 재능이 있었다. 달리기 등 각종 육상 경기에서 여러 번 입상할 정도로 능력이 대단했다. 그래서 주위 사람들은 허블을 보면 운동선수로 성공할 거라고 말하곤 했다. 그는 전미 고등학교 육상 대회에서 6번이나 우승할 정도로 실력이 출중했다. 일리노이 주 체전에서는 높이뛰기 최고 기록을 세울 정도였다. 운동선수가 갖춰야 할 기초 체력과 재능이 탁월했다.
(중략)
일견 천문학자와 권투 선수는 별로 어울릴 것 같아 보이지 않지만 공통점이 있다. 일에 대한 열정과 끈질긴 집착 그리고 굽힐 줄 모르는 인내심이다. 그래서 허블은 “열정이 없는 사람은 결코 천문학에 입문할 자격이 없다.”는 말을 남기기도 했다.
허블은 다부진 몸매로 체격이 좋았다. 인상은 강했지만 얼굴도 잘생겨서 많은 여학생에게 인기가 많았다. 게다가 시카고 대학은 미국에서도 유명한 명문 대학이다. 그래서 주위의 부러움을 많이 샀다. 하지만 그는 그런 것에 연연하지 않고 링에 올랐다. 링은 ‘사각의 정글’이라고도 불린다. 상대를 때려눕히지 못하면 내가 얻어맞아 쓰러지기 때문이다. 정글의 법칙은 죽기 아니면 살기다. 권투를 사랑했던 허블이 위대한 발견을 하게 된 배경에는 권투를 통해 터득한 집념의 철학이 크게 작용했던 것은 아닐까?
-pp. 138~139

1900년은 러지어가 실험을 통해 실제로 황열병이 전염된다는 사실을 공개적으로 입증한 해다. 또한 그 위험한 실험 때문에 그가 세상을 떠난 해이기도 하다.
1900년 초 존스홉킨스 병원에서 말라리아와 황열병을 연구하던 러지어에게 좋은 기회가 생겼다. 때마침 황열병이 창궐한 쿠바에 주둔하고 있는 미군 병원에서 근무할 기회를 얻은 것이다. 그는 곧장 지원하여 외과의사로 일하면서 동료들과 황열병의 전염성에 대한 연구를 진행했다.
(중략)
러지어도 퍼스의 선례에 따라 기니피그 과학자가 되기로 결심했다. 그는 동료들에게는 알리지 않고 황열병 바이러스를 보유하고 있는 모기가 자신의 팔을 물도록 했다. 결국 그는 황열병에 걸렸고, 몇 주 만에 병세가 악화되어 사망하고 말았다. 당시만 해도 바이러스나 세균에 대한 연구가 부족했기에 이런 극단적인 실험을 할 수밖에 없었을 것이다. 그러나 그의 희생은 황열병 예방과 연구의 초석을 다졌다. 기니피그 과학자들에게 죽음은 또 다른 의미에서 유레카의 순간이었을 것이다.
-pp. 205~206