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과학 지식 길라잡이

과학은 흔히 ‘졸업하고 나면 쓸모없는 것’으로 여겨지곤 한다. 하지만 과학은 교과서 속에만 있는 것이 아니다. 우리는 숨 쉬듯 과학을 활용하고 있다. 스마트폰에 연결된 와이파이에도, 지금 신은 신발 밑창에도, 이 글을 읽을 수 있는 이유에도 과학이 있다. 그러나 바쁜 이 시대에 과학자처럼 과학 공부할 수는 없는 노릇! 따라서 이 책에 알아두면 좋은 과학 지식을 총망라해 담았다. 이제 막 과학 공부를 시작한 청소년 독자들에게는 워밍업이 되어주고, 과학을 까맣게 잊고 살았던 성인 독자들에게는 지식을 되찾아줄 것이다.

물리, 화학, 생물, 지구과학
한 권으로 가볍게 훑기

학창 시절 머리를 싸매고 공부했던 과학, 그러나 어른이 된 우리에게 과학은 어떠한 활용도 없이 잊히고 있다. 아니라고 생각한다면 다음의 간단한 질문에 답해보자.

★물체가 물에 뜨는 이유는 무엇일까?
★사물이 거울에 비치는 원리는 무엇일까?
★전기란 정확히 무엇일까?

물체가 물에 뜨는 이유는 부력 때문이며, 사물이 거울에 비치는 이유는 빛이 잔잔하고 평평한 표면에 닿으면 반사되기 때문이다. 또한 반사된 사물을 우리 눈으로 볼 수 있는 데에는 가시광선이 작용한다. 전기는 전자가 원자에서 원자로 이동하며 발생하는 에너지이다.
아마 이 질문들에 자신 있게 대답한 이는 얼마 되지 않을 것이다. 융합형 인재를 추구하는 지금, 그 어떤 때보다도 이과 지식 쌓기에 관한 관심이 커지는 이 시대에 우리는 보다 잘살기 위해 잊었던 과학 지식을 되찾아야만 한다. 〈한 번에 이해하는 단숨 지식 시리즈〉는 이 책을 시작으로 수학 및 공학 도서를 출간할 예정이다.

병아리 과학자들의
첫걸음을 위하여

저자 빅토리아 윌리엄스는 이 책의 머리말에서 이 세상의 비밀을 과학적으로 증명하는 과정은 그리 깔끔하지도 간단하지도 않다고 언급한다. 사실이다. 작은 오류로 인해 수십 년에서 수백 년가량 잘못 알려진 지식도 만연하며, 우연의 일치로 발견하게 되는 사실도 있다. 예를 들어, 고대 사람들은 태양이 지구를 중심으로 돈다고 믿어 의심치 않았지만, 알다시피 사실은 지구가 태양을 중심에 두고 돈다. 또한 아르키메데스는 목욕하러 갔다가 부력의 원리를 깨달았으며, 뉴턴은 우연히 사과가 떨어지는 것을 목격하고 물체가 땅을 향해 떨어지는 이유를 찾기 시작했다. 때문에 이 책은 복잡하고 어려운 과학 공식을 다루는 대신 일상에서 쉽게 발견할 수 있는 과학의 원리를 파헤치고 알기 쉽게 설명한다.
이 책은 총 10가지의 주제(물질과 재료, 파동, 우주, 지구과학, 힘과 운동, 에너지와 전기, 상태 변화, 생물과 생태계, 유전자와 진화, 인체)를 중심으로 핵심 과학 개념을 폭넓게 다루고 있다. 이는 모두 과학 교과의 전반적인 내용을 축약해 담은 것으로, 과학에 대한 흥미를 돋우고, 필요한 소양을 충족시킨다. 또한 다양하고 재미있는 삽화를 활용해 독자의 이해를 도왔다. 거의 모든 장에 간단한 쪽지 시험이 마련되어 있으니 공부한 직후 배운 것을 확인하며 더욱 확실하게 학습할 수 있을 것이다.

머리말 ㆍ7
책 소개 ㆍ8

1장. 물질과 재료
1.1 입자와 원자ㆍ12
1.2 화학 원소ㆍ14
1.3 주기율표ㆍ16
1.4 분자와 화합물ㆍ18
1.5 재료의 특성ㆍ20
1.6 화학 반응ㆍ22
1.7 산과 염기ㆍ24
… 퀴즈ㆍ26

2장. 파동
2.1 파동의 성질ㆍ30
2.2 전자기파 스펙트럼ㆍ32
2.3 가시광선ㆍ34
2.4 색ㆍ36
2.5 엑스선ㆍ38
2.6 전파ㆍ40
2.7 소리ㆍ42
2.8 초음파와 초저주파ㆍ44
… 퀴즈ㆍ46

3장. 우주
3.1 우주와 은하ㆍ50
3.2 혜성, 소행성, 유성ㆍ52
3.3 별ㆍ54
3.4 태양계ㆍ56
3.5 지구의 공전ㆍ58
3.6 낮과 밤ㆍ60
3.7 달ㆍ62
3.8 우주 활동ㆍ64
… 퀴즈ㆍ66

4장. 지구과학
4.1 지구의 형성ㆍ70
4.2 지구의 대기ㆍ72
4.3 지구조론ㆍ 74
4.4 화산과 지진ㆍ76
4.5 암석과 광물ㆍ78
4.6 풍화ㆍ80
4.7 물의 순환ㆍ82
4.8 날씨와 기후ㆍ84
… 퀴즈ㆍ86

5장. 힘과 운동
5.1 힘이란?ㆍ90
5.2 운동ㆍ92
5.3 중력과 무게ㆍ94
5.4 마찰력과 항력ㆍ96
5.5 회전력과 비틀림ㆍ98
5.6 인장, 압축, 휨ㆍ100
5.7 부력ㆍ102
5.8 압력ㆍ104
5.9 자석ㆍ106
… 퀴즈ㆍ108

6장. 에너지와 전기
6.1 에너지의 종류ㆍ112
6.2 에너지 이동ㆍ114
6.3 가열ㆍ116
6.4 연소ㆍ118
6.5 전기ㆍ120
6.6 전기 회로ㆍ122
6.7 전기가 집으로 오기까지ㆍ124
6.8 재생 가능 에너지와 재생 불가능 에너지 ㆍ126
… 퀴즈ㆍ128

7장. 상태 변화
7.1 고체, 액체, 기체ㆍ132
7.2 밀도ㆍ134
7.3 확산ㆍ136
7.4 응고와 융해ㆍ138
7.5 비등, 증발, 응축ㆍ140
7.6 승화와 증착ㆍ142
7.7 혼합물과 용액ㆍ144
… 퀴즈ㆍ146

8장. 생물과 생태계
8.1 생물의 기본 단위ㆍ150
8.2 생물의 분류ㆍ152
8.3 미생물ㆍ154
8.4 식물ㆍ156
8.5 동물ㆍ158
8.6 서식지와 생태계ㆍ160
8.7 지구의 생물군계ㆍ162
8.8 생물다양성ㆍ164
8.9 먹이 사슬과 먹이 그물ㆍ166
… 퀴즈ㆍ168

9장. 유전자와 진화
9.1 DNAㆍ172
9.2 유전ㆍ174
9.3 진화ㆍ176
9.4 적응ㆍ178
9.5 경쟁ㆍ180
9.6 선택 교배와 가축화ㆍ182
9.7 멸종ㆍ184
9.8 화석ㆍ186
… 퀴즈ㆍ188

10장. 인체
10.1 골격계와 근육계ㆍ192
10.2 호흡계ㆍ194
10.3 순환계ㆍ196
10.4 구강ㆍ198
10.5 소화계ㆍ200
10.6 면역계ㆍ202
10.7 신경계ㆍ204
10.8 생식계ㆍ206
… 퀴즈ㆍ208

정답ㆍ210
용어 사전ㆍ221

전자는 ‘껍질’을 이루며 핵을 공전한다. 달걀 껍데기나 달팽이의 패각처럼 비교적 단단한 껍데기를 생각해서는 안 된다. 전자의 껍질은 핵을 여러 겹으로 둘러싼 ‘궤도’에 가깝다.
〈1장. 물질과 재료〉
1.1 입자와 원자 중에서

진동수가 20,000헤르츠 이상인 소리를 ‘초음파’라고 부른다. 사람이 감지할 수 없을 정도로 높기 때문이다. 하지만 귀가 예민한 동물은 초음파를 들을 수 있다. 개, 고양이, 쥐, 돌고래, 갈라고, 박쥐가 여기에 해당한다.
〈2장. 파동〉
2.8 초음파와 초저주파 중에서

소행성은 약 46억 년 전 태양계가 생겼을 때 함께 나타난 오래된 암석 조각이다. 수백만 개의 소행성이 태양을 공전한다. 대부분은 화성과 목성 사이에 위치한 소행성대에 있다.
〈3장. 우주〉
3.2 혜성, 소행성, 유성 중에서

변성이란 한 가지 물질이 다른 물질로 변하는 과정이다. 암석이 열과 압력을 받으면 대리석이나 점판암 같은 변성암이 만들어진다.
〈4장. 지구과학〉
4.5 암석과 광물 중에서

목성을 예로 들어보자. 목성에 가면 질량이 변하지는 않지만, 체중은 지구에 있을 때보다 두 배 이상 무거워진다. 우주비행사가 우주에서 둥둥 떠다니는 이유는 우주 공간의 중력이 약해 체중이 거의 나가지 않는 상태이기 때문이다.
〈5장. 힘과 운동〉
5.3 중력과 무게 중에서

반응할 산소가 충분할 때 물질은 완전연소한다. 완전연소는 빛과 열뿐 아니라 이산화탄소와 수증기를 생성한다. 이때 불은 밝은 파란색을 띤다.
〈6장. 에너지와 전기〉
6.4 연소 중에서

추운 곳에서는 입김을 볼 수 있다. 입김이 생기는 이유는 우리가 내쉬는 숨에 수증기가 포함되어 있기 때문이다. 차가운 공기와 만난 수증기는 곧바로 응축해 물방울로 변하면서 김을 형성한다. 물방울 일부는 얼어붙으며 작은 얼음 결정을 만든다.
〈7장. 상태 변화〉
7.5 비등, 증발, 응축 중에서

따뜻한 체내에 침입한 세균은 빠르게 번식하면서 건강을 위협한다. 따라서 인간의 몸은 다양한 방법으로 세균의 침투를 막는다. 몸과 주변을 청결하게 유지하면 세균의 공격을 예방하는 데에 도움이 된다.
〈8장. 생물과 생태계〉
8.3 미생물 중에서

개체 하나가 죽듯이 종 자체가 사라질 수도 있다. 질병, 자연재해, 사냥 등 다양한 위협으로 인해 종의 모든 개체가 죽으면 해당 종이 ‘멸종했다’고 표현한다.
〈9장. 유전자와 진화〉
9.7 멸종 중에서

성인의 골격계는 206개의 뼈로 이루어진다. 갓 태어난 아기의 뼈는 300개 정도지만 자라면서 일부가 서로 붙는다.
〈10장. 인체〉
10.1 골격계와 근육계 중에서