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과학을 읽는 것은, 세상을 읽는 것

북트리거 ‘과학하는 10대’ 시리즈 『세상 모든 것이 과학이야!』는 비행기, 소금, 얼음, 달과 같이, 우리 주변에서 쉽게 접할 수 있는 익숙한 소재를 과학으로 풀어낸 이야기를 담고 있다. 물리, 화학, 생물, 지구과학 지식을 바탕으로 하나의 소재가 어떤 역사적 과정을 거쳐 현재 모습과 같이 우리 곁에 머물게 되었는지 안내한다.
청소년 독자는 이 책을 읽으며 자연현상을 바라보는 시야를 넓히고 생각의 힘을 기르는 한편, 중학교 수준의 교과 지식을 자연스레 익힐 수 있다. 나아가 각 장의 끝에 있는 ‘궁금했어, 토막상식’을 통해 호기심을 일깨우고 본문 내용을 더 깊이 이해할 수 있을 것이다.

오늘도 쉼 없이 움직이는 과학의 세계
우리 주변 곳곳에 숨은 놀라운 이야기

4차 산업혁명으로 인공지능과 로봇이 인간을 대신하고, 사람과 사물을 막론한 모든 것이 연결된 세상. 나날이 발전하는 과학기술은 상상을 현실로 만들고 있다. 과거의 누군가가 막연히 꿈꾸었던 미래를 살고 있는 우리가 보는 세상은 이전과 크게 달라졌다. 일상 깊숙한 곳 어디든 과학이 자리를 잡아, 실제로 어떤 기술을 이용하고 있는지 인지하지 못할 정도다.
이렇듯 과학과 삶이 가까이 있는데 왜 과학은 쉽지 않은 걸까? 자기력, 마찰력, 대류 현상, 분자 배열… 교과서에 가득한 딱딱한 과학 용어들은 피부에 직접 와닿지 않는다. 이것들이 무엇을 뜻하는지, 어떤 구조와 원리를 바탕으로 이루어져 있는지 이해하기 어렵다고 토로하는 청소년들이 적지 않다.
그렇다면 “주변에서 찾아볼 수 있는 사례로 과학을 이야기할 수 있을까”? 이 책은 이러한 질문에서 시작됐다. KBS 기상 전문 기자로 활약하고 있는 신방실과 과학 이슈의 맥을 짚어 주는 과학 칼럼니스트 목정민이 오랜 노하우를 바탕으로 청소년들이 쉽게 이해할 수 있는 16가지 주제를 엄선해 엮어 냈다.

드론부터 태양계까지
‘물화생지’로 완성하는 과학력 만렙의 길

400톤에 이르는 엄청난 무게를 갖고 있는 비행기는 어떻게 공중에 뜨는 걸까? 흑연과 다이아몬드는 모두 탄소로 이루어져 있다는데, 연필심으로 다이아몬드를 만들 수 있을까? 아침형 인간과 저녁형 인간은 태어날 때부터 결정되는 걸까? 지구 밖에 외계 생명체가 존재할까?
책 속에는 과학이 ‘과학’이라는 이름을 가지기 전까지 더 알고 싶은 것들에 끊임없이 물음표를 던진 사람들의 이야기가 녹아 있다. 양력을 예로 들면, 인류 최초로 비행체 형상을 그림으로 남긴 레오나르도 다빈치 이후로 수많은 공학자와 연구자들은 비행기를 만들기 위해 실패와 좌절을 거듭했다. 셀 수 없이 많은 시련의 역사를 반복한 끝에 마침내 인류는 날개를 얻는 데 성공해 하늘을 자유롭게 날 수 있었다. 날고 싶다는 꿈에 도전 정신이 더해져 과학이 발전하고, 한층 더 넓은 세계로 나아간 것이다. 오늘날의 드론, 우주 발사체까지 떠올려 보면 과거에 미처 상상하지 못했던 것들마저 현실이 되었으니 과학의 세계는 실로 무궁무진하다.
이 책에서는 과학이 인류 역사와 어떻게 함께 해 왔는지, 인간의 삶을 어떤 모습으로 바꾸었는지, 다가올 미래에는 어떤 방식으로 활용될지 자세히 살펴볼 수 있다.

교과 연계가 가능한 알찬 구성
날마다 업데이트되는 십 대를 위한 지식 넘나들기

『세상 모든 것이 과학이야!』는 그동안 교과서로 막연하게 익혀 온 용어 설명을 반복하는 대신, 풍부한 이야기에 개성 넘치는 삽화를 더해 과학을 어렵게 느끼는 청소년들도 쉽게 읽을 수 있는 것이 특징이다. 이 책은 총 4장으로 구성되어 있다.
1장에서는 물리를 다룬다. 비행기ㆍ드론의 양력, 자석을 이용한 전기력, 바퀴를 둘러싼 마찰력, 거울을 매개로 한 반사와 굴절에 대해 이야기한다.
2장에서는 화학 사례를 탐구한다. 소금은 어떤 결정체이고 삼투현상은 왜 일어나는지, 다이아몬드의 구조는 어떠한지, 탄소 원자에는 어떤 특징이 있는지, 손 소독제는 어떻게 만들어지는지, 냉동 기술은 미래에 어떤 과제로 남을지 살펴볼 수 있다.
3장에서는 생물을 말한다. 생체 시계란 무엇인지, 곰팡이는 생태계에서 어떤 역할을 하는지, 갯벌에는 어떤 가치가 있는지 등을 짚는다.
4장에서는 지구과학을 주제로 최근 이슈까지 살펴본다. 화석은 데이터를 어떻게 축적하는지, 척박한 사막에 나무를 심는 까닭이 무엇인지, 왜 우주로 가기 위해 치열한 국가 경쟁을 벌이는지, 외계 생명체는 실제로 존재하는지 등을 생각해 볼 수 있다.

들어가며

1장 물리라는 이름의 만능열쇠
비행기, 인류에 날개를 달다│양력
N극과 S극이 만나 밀당이 시작돼│자기력·전기력
문명은 달리고 싶다│마찰력
반사가 바꾼 모든 것│반사·굴절

2장 화학이 벌인 한판 뒤집기
황금이 된 소금의 정체│소금·삼투현상
연필심으로 다이아몬드를 만든다면│다이아몬드
엘리베이터 타고 우주여행을│탄소
너와 나 사이의 손 소독제│알코올
불사의 꿈을 담은 기술│얼음

3장 생명이 궁금하면 생물 앞으로
꿀잠을 삽니다│뇌·수면
두 얼굴의 동반자│곰팡이
지구를 품은 갯벌 이야기│생태계

4장 미스터리와 지구과학 사이
뼈는 모든 것을 알고 있다│지층·화석
건조한 기후에도 꽃이 피어│사막
달 탐사는 못 참지│행성
우주에서 보낸 어떤 신호│외계 생명체

과학은 과거의 역사를 디딤돌로, 미래를 향한 열망을 원동력으로 삼아 한 걸음씩 앞으로 나아갑니다. 오래전 하늘을 날고 싶어 했던 과학자들은 실패를 거듭한 끝에 비행기를 만드는 데 성공했고, 인류는 이제 우주를 개척하고 있어요. 우주여행이 일상이 된 뒤에는 어떤 미래가 등장할까요? 앞으로 인류는 어떤 내일을 꿈꾸게 될까요? 이 책을 통해 내 주변 곳곳에 숨은 과학 이야기를 따라가다 보면, 인류의 무한한 꿈과 도전 정신을 엿볼 수 있을 거예요. 여러분도 세상 모든 곳에 존재하는 과학을 느끼며 새로운 미래를 꿈꿀 수 있기를 바랍니다.
본문 5쪽(들어가며)

인간의 뇌에는 ‘거울 뉴런’이 있습니다. 이 거울 뉴런은 다른 사람의 행동을 보고 있기만 해도, 마치 내가 그 행동을 하는 것처럼 활성화돼요. 드라마 속 주인공이 위급한 상황에 놓이면 같이 안절부절못하거나, 하품하는 사람을 보면 나도 모르게 따라서 하품하게 되는 이유죠. 학자들은 거울 뉴런이 인간이 사회적 존재가 되는 데 필요한 핵심 부위라고 말합니다. 거울 뉴런을 통해 인간이 타인의 의도를 파악하고 공감하는 능력을 획득했고, 이로써 공동체를 형성하고 사회와 국가를 이루며 살 수 있었다고 보는 것이죠. 한편 사회적 상호작용과 다른 사람과의 교류가 어려운 자폐증 환자의 경우에는 거울 뉴런이 거의 활동하지 않습니다. 자폐증의 원인이 거울 뉴런계의 손상 때문이라는 ‘깨진 거울’ 가설도 제기된 바 있죠.
본문 57쪽(1장_ 반사가 바꾼 모든 것)

냉동 인간은 다음과 같은 과정을 거쳐 만들어집니다. 먼저, 심장이 멈춘 뒤 30분 이내에 체온을 영하 3℃까지 내립니다. 그다음으로 12시간 정도에 걸쳐 몸속의 혈액을 모두 빼내고, 동결 방지제를 주입합니다. 동결 방지제는 몸 안에 얼음 결정이 생겨 세포를 손상시키는 것을 막아 줍니다. 이후 드라이아이스를 이용해 급속 냉동으로 체온을 영하 79℃까지 내린 다음, 장기 보존을 위해 영하 196℃의 액체질소 탱크에 시신을 보관합니다. 이렇듯 사람을 냉동 보관해서 후일을 기약하는 행동에는 어떤 마음이 담겨 있을까요?
본문 117쪽(2장_ 불사의 꿈을 담은 기술)

아침형 인간과 저녁형 인간은 이러한 생체 시계의 바늘 차이로 나뉩니다. 생체 시계가 하루 24시간을 주기로 똑같이 작동하더라도, 아침형 인간은 그 주기가 적용되는 시간이 저녁형 인간보다 앞당겨져 있어요. 앞서 언급했던 수면 유도 호르몬 멜라토닌을 예로 들어 설명해 볼까요? 해가 져서 우리 몸에 들어오는 빛이 줄어들면 몸속에서는 생체 시계가 작동해 멜라토닌이 분비됩니다. 그런데 아침형 인간은 저녁형 인간보다 멜라토닌이 3시간 정도 빠르게 분비돼 이른 저녁부터 피로를 느끼고 일찍 잠자리에 들게 돼요. 반면에 저녁형 인간은 멜라토닌이 비교적 늦게 분비되기 때문에 늦은 밤까지 깨어 있을 수 있습니다. 이러한 각자의 생체리듬은 환경적 요인의 영향을 받기도 하지만, 타고난 유전자의 영향이 결정적으로 작용한다고 해요.
본문 131쪽(3장_ 꿀잠을 삽니다)

척추동물의 경우 과거의 화석이 잘 보존되어 있는 편입니다. 최초의 척추동물 화석은 5억 3,000만 년 전 물에서 헤엄치던 작은 물고기로, 중국 윈난성에서 발견됐습니다. 지금과 달리 턱뼈가 없는 구조를 갖고 있었는데, 초기 척추동물 연구에서 한 줄기 섬광 같은 발견이었죠. 지금으로부터 4억 5,000만 년 전에야 비로소 턱 있는 물고기 화석이 처음으로 출현했답니다. 턱이 있으면 호흡과 먹이 사냥에 더 유리하기 때문에 그렇게 진화한 것이라고 연구자들은 추측하고 있습니다. 이 외에 다른 무수한 척추동물 진화의 역사도 뼈에 고스란히 남아, 뼈는 과거를 보여 주는 블랙박스 같은 역할을 하고 있답니다.
본문 164쪽(4장_ 뼈는 모든 것을 알고 있다)