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‘정말 저게 가능해?’
일상의 모든 것에 마땅한 이유가 있어야만 하는
까칠한 물리 가족이 부엌에서 나누는 두 번째 이야기

어쩌다 보니 온 가족이 물리학을 전공하게 되었다. 그래서 일상생활의 거의 모든 일에 심지어는 영화를 보면서까지도‘정말 저게 가능해?’라는 질문을 던지는 까칠한 가족이 되었다. 어떤 질문에 대하여 곧바로 답하기 전에 질문이 제대로 되었는지부터 따지는 것이다.
『부엌에서 물리 찾기』는 네 식구가 따로 또는 함께 부엌일을 하다가 떠오른 생각과 나누었던 이야기를 토대로 자료를 찾아 보완하고 검증하여 완성되었다. 파전을 공중으로 던져 뒤집는 순간, 팔꿈치를 중심으로 하는 프라이팬의 회전운동, 파전의 관성모멘트, 질량중심의 운동 등 여러 작용에 관한 수다가 이어지면서, 이러한 이야기를 책으로 만들어보기로 했다. 이 책이, 엉뚱한 질문들로부터 과학적 사고(思考)가 시작되는 경험을 선사할 수 있길 바란다.




부엌 속 숨은 물리 찾기

‘부엌에서 물리 찾기’라고 하면 언뜻 낯설게 느껴진다. 요리를 과학과 연결하라고 하면 대부분 생물학이나 화학을 먼저 머리에 떠올린다. 이는 초등학교부터 과학 수업에서 배운 포도당의 광합성이나 녹말의 소화가 주로 기억에 남아있기 때문이다.
쌀이나 감자, 식물의 광합성 작용으로 만들어진 포도당이 녹말로 어떻게 저장되는지, 그리고 혀의 어느 부분에서 단맛을 느끼는지, 단맛을 내는 설탕과 포도당의 화학식과 그 구조를 배우면서 자연스레 화학을 배웠기 때문이다.
그렇지만 부엌에서 일어나는 일은 생물학적, 화학적 과정보다 물리학적 과정이 많다. 물체의 운동이나 전자기장을 복잡한 수식을 이용해서 다루는 딱딱한 물리학이 맛있는 음식을 요리하는 것과는 전혀 어울리지 않아 보이지만, 현대의 부엌에서 사용하는 모든 조리 기구는 물리학의 원리를 이용한 것이라고 해도 과언이 아니다. 조리에 가장 중요한 전기를 각 가정에 공급할 수 있는 것은 패러데이의 법칙 덕분이고, 음식물을 간단히 데워주는 전자레인지는 레이더 기술을 이용한 것이고, 음식이 달라붙지 않는 프라이팬은 NASA에서 우주선에 우주 먼지가 달라붙지 않게 하도록 개발한 코팅 기술을 활용한 것이다. 이처럼 부엌의 조리기구와 요리 과정은 물리와 밀접한 관련이 있다.

가장 중요한 것은 질문을 멈추지 않는 것이다
호기심은 그 자체만으로도 존재 이유를 가진다
-알버트 아인슈타인

인공지능이 필요한 모든 것에 답을 해주는 시대가 되었다. 하지만 경이로운 것에 감탄하
거나,‘왜 그럴까?’라는 호기심을 가지고 무언가를 탐구하는 것은 오직 우리 인간뿐이다. 그리고 답을 찾았을 때의 기쁨 또한 인간만이 느낄 수 있다.
이 책에서 던지는“밀가루를 옮길 때 왜 항상 바닥에 흘릴까요?”,“왜 스파게티 면을 부러뜨리면 여러 조각이 되나요?”,“바닥에 떨어진 그릇은 왜 깨지나요?”,“걸으면 왜 에너지가 소모되나요?”와 같은 질문들은 지극히 당연해 보이지만 막상 제대로 대답하기는 어렵다. 이 책 으로부터, 일상에서 무심코 지나칠 수 있는 사소한 것들에 대해 호기심을 가지고 질문하는 법을 배울 수 있기를 바란다.

글을 시작하며
CHAPTER 01 밀가루 음식
밀가루를 뿌리고 불을 붙이면 실제로 폭발하나요?
밀가루를 옮길 때 왜 항상 바닥에 흘릴까요?
왜 쌀이 쌓인 곳에 떨어진 쌀알은 튀어 오르지 않을까요?
어떻게 하면 소금을 골고루 섞을 수 있을까요?
왜 브라질너트가 맨 위로 올라오나요?
밀가루에 부은 물은 어디로 갔을까요?
왜 잘 치댄 밀가루 반죽은 탄성이 있을까요?
왜 찐빵의 표면은 매끄럽고 반들거릴까요?
왜 반죽이 질면 손에 달라붙을까요?
왜 스파게티 면을 부러뜨리면 여러 조각이 되나요?
왜 익은 국수는 위로 떠오를까요?
밀가루 풀로 붙인 종이는 왜 계속 붙어 있을까요?
어떻게 던지면 파전이 공중에서 도는 동안 뒤집히나요?
왜 도넛에는 구멍이 뚫려 있나요?
왜 녹말에 노란 요오드 용액을 넣으면 어두운 보라색으로 변하나요?
CHAPTER 02 설거지
그릇을 깨뜨리지 않으려면 어떻게 해야 하나요?
바닥으로 떨어진 그릇이 왜 깨지나요?
왜 어떤 그릇은 깨지고 어떤 그릇은 깨지지 않나요?
세제는 어떻게 그릇에 묻은 기름을 잘 닦이게 하나요?
세제는 얼마만큼 필요하나요?
세제가 없는 시대에는 어떻게 그릇에 묻은 기름을 닦아냈나요?
비눗방울은 그냥 동그란 모양 아닌가요?
비누 거품에서 각각의 방울은 몇 개의 면을 가지고 있을까요?
특정한 모양의 경계선을 가지는 비누막은 어떤 모양일까요?
왜 비눗방울에 무지개색 무늬가 보이나요?
수세미는 왜 수세미라고 부르나요?

CHAPTER 03 다이어트
저울이 가리키는 것이 항상 내 몸무게인가요?
왜 물질은 질량을 가지나요?
걸을 때 왜 에너지가 소모되나요?
슈퍼맨은 하늘을 날려면 얼마나 먹어야 할까요?
생쥐와 코끼리 중 누가 많이 먹을까요?

글을 마치며

밀가루에 부은 물은 어디로 갔을까요? 에이, 이것은 너무도 당연한 것 아닌가요? 모래나 흙에 물을 부으면 스며드는 것처럼 물이 밀가루 사이의 비어 있는 공간을 채우는 것 아닐까요? 신기하게도 모래 사이로 들어간 물은 다시 흘러나오지 않습니다. 또, 틈을 메꾼 물에 의해 모래 사이의 결합력도 생겨 물에 적신 모래로는 모래성을 쌓을 수 있게 해 줍니다. 그래서 가루일 때는 산 모양으로만 쌓일 수 있던 밀가루를 반죽하고 나면 안식각이라는 제한 없이 어떤 모양을 만들 수 있는 것 아닐까요? 이것도 그럴듯한 설명입니다. 하지만 이것뿐이라면 마술이라고 할 수 없지요.
38쪽, 〈밀가루 음식〉

왜 익은 국수는 위로 떠오를까요? 이것은 녹말의 성질에 의해 일어나는 물리적 현상입니다. 녹말은 밀에 가장 많이 들어 있는 고분자 화합물입니다. 밀의 70% 정도를 차지하는 탄수화물 중 90%가 녹말이지요. 녹말(綠末, starch)이라는 한자 용어는 녹두에서 얻은 가루라는 뜻이지만 이제는 모든 식물에서 들어 있는 것까지 가리키는 공통 용어가 되었습니다. 앙금(澱)을 가라앉힌 가루라는 뜻을 가진 전분(澱粉)이라고도 합니다. 분(粉)이 가루라는 뜻이니 ‘전분 가루’라고 말하면 안 되겠네요. 감자를 깎거나 썬 칼에 물기가 말랐을 때 옆면에 하얗게 붙어 있는 것이 전분, 즉 녹말입니다.
68쪽, 〈밀가루 음식〉

바닥으로 떨어진 그릇이 왜 깨지나요? 이거야 원! 바닥에 부딪힐 때 아주 강한 힘이 작용해서 그릇을 이루고 있는 분자 사이의 결합을 끊기 때문이지요? 맞습니다. 그런데 왜 바닥에 부딪히면 강한 힘이 작용하나요? 높은 데서 뛰어내렸을 때 얼마나 아픈지 경험해 보지 않았냐고요? 해 보았지요. 그런 경험으로부터‘높은 데서 아래로 떨어진 물체가 바닥에 부딪힐 때는 강한 힘이 작용한다’는 법칙을 세워도 좋겠습니다. 하지만 이것이 물리 법칙이 되려면 얼마나 강한 힘이 작용하는지, 높이에 따라 힘의 크기가 어떻게 변하는지 등에 대해 정량적으로 말할 수 있어야 합니다.
140쪽, 〈설거지〉

생쥐와 코끼리 중 누가 많이 먹을까요? 재미있게 하려고 중요한 정보를 뺀 질문입니다. 이럴 때는 제대로 된 질문으로 만들어야 제대로 대답을 할 수 있습니다. 당연히 몸집이 큰 코끼리 한 마리는 생쥐 한 마리보다 많이 먹어야지요. 그 큰 몸을 움직이려면 훨씬 많은 에너지가 필요하지 않겠어요? 이제 질문을 이렇게 고쳐 봅시다. ‘몸무게가 4000 kg인 아시아 코끼리 한 마리와 몸무게가 20 g인 생쥐 20만 마리가 먹는 양은 어느 쪽이 클까?’라고요.
284쪽, 〈다이어트〉