“물리, 이렇게 쉬운 거였어?”
일상의 주파수를 바꿔줄 익숙한 것들의 물리학

《하루하루의 물리학》은 우리 곁에서 흔히 볼 수 있는 현상들을 물리적 시선으로 다시 보게 해주는 책이다. 급하게 점심을 때우기 위해 끓인 라면 한 그릇에서도, 야근하고 집에 가다가 올려다 본 밤하늘에서도, 여름방학 동안 햇볕에 까맣게 탄 거울 속 내 모습에서도 우리는 물리학을 이야기할 수 있다. 결국 일상을 물리적으로 바라본다는 것은 그저 무심코 스쳐 지나가는 사물, 현상, 사건에 ‘호기심’을 갖고 조금 더 자세히 들여다본다는 뜻이다.
이 책은 저자 이기진 교수가 직접 겪은 재미있는 에피소드뿐만 아니라, 누구나 평소에 마주치기 쉬운 일들을 소재로 하고 있어 물리학에 대한 부담을 덜고 가볍게 접근할 수 있다. 이제 ‘물리학’이라는 단어에 따라오던 거리감을 내려놓고, 동네 물리학자와 함께 물리학 수다를 떨어보자. 우리도 모르는 사이 일상을 촘촘히 채우고 있던 물리의 매력에 흠뻑 빠지게 될 것이다.

※ 이 책은 《맛있는 물리》의 개정판입니다. 《맛있는 물리》는 문화체육관광부 순수과학 분야 우수교양도서, 한국출판문화산업진흥원 청소년 권장도서, 아침독서 추천도서, 대한출판문화협회 올해의 청소년 도서 등으로 선정된 바 있습니다.

“물리가 뭐 대수냐? 나도 물리 한다!”
일상의 주파수를 바꿔줄 익숙한 것들의 물리학
양은 냄비가 라면 끓이는 데 제격이라는 사실을 모르는 사람은 없을 것이다. 오리털 파카 없이는 겨울을 나기 힘들다. 방귀 냄새는 지독하고, 추운 곳에 있으면 감기에 걸리기 쉽다. 모두 당연한 이야기다. 그런데, 이런 일상적이고도 익숙한 현상들의 이유를 생각해본 적이 있는가?
물리는 일상의 학문이다. 우리가 딛고 서 있는 땅과 마시고 있는 공기를 비롯해 일상을 이루는 모든 것들에 물리가 숨어 있다. 다른 말로 하면, 일상을 조금 더 자세히...
“물리가 뭐 대수냐? 나도 물리 한다!”
일상의 주파수를 바꿔줄 익숙한 것들의 물리학
양은 냄비가 라면 끓이는 데 제격이라는 사실을 모르는 사람은 없을 것이다. 오리털 파카 없이는 겨울을 나기 힘들다. 방귀 냄새는 지독하고, 추운 곳에 있으면 감기에 걸리기 쉽다. 모두 당연한 이야기다. 그런데, 이런 일상적이고도 익숙한 현상들의 이유를 생각해본 적이 있는가?
물리는 일상의 학문이다. 우리가 딛고 서 있는 땅과 마시고 있는 공기를 비롯해 일상을 이루는 모든 것들에 물리가 숨어 있다. 다른 말로 하면, 일상을 조금 더 자세히 들여다보기만 해도 물리를 접할 수 있다. 급하게 점심을 때우기 위해 끓인 라면 한 그릇, 야근하고 집에 가다가 올려다 본 밤하늘, 여름방학 동안 햇볕에 까맣게 탄 거울 속 내 모습…. 물리는 어디에나 있고, 누구든 발견할 수 있다. 약간의 호기심만 있으면 충분하다.
“물리가 이렇게 쉬운 거였다고?”
더 이상 물리 앞에 겁먹지 말자!
신간 《하루하루의 물리학》은 우리 곁에서 흔히 볼 수 있는 현상들을 물리적 시선으로 다시 보게 해주는 책이다. 저자 이기진 교수가 직접 겪은 재미있는 에피소드뿐만 아니라, 누구나 평소에 마주치기 쉬운 일들을 소재로 하고 있어 물리학에 대한 부담을 덜고 가볍게 접근할 수 있다는 것이 장점이다.
저자의 말에 따르면, 물리학은 세상일을 연구하는 것에 불과하다. 이 세상에서 벌어지는 모든 일들을 궁금해하고 그 이유를 찾는다. 흔히 물리학을 공부한다고 하면 커다란 칠판에 천재들이 가득 써놓은 수학 공식처럼 영화에서나 나올 법한 장면을 상상하겠지만, 사실은 그렇지 않다. 일상을 물리적으로 바라본다는 것은 그저 무심코 스쳐 지나가는 사물, 현상, 사건에 ‘호기심’을 갖는다는 뜻이다.
예를 들면, 냉장고에서 꺼내두었다가 깜박 잊어버려 녹아버린 얼음 속에서도 우리는 물리를 이야기할 수 있다. 얼음은 모두 녹아서 물이 되었다. 더 오래 둔다면 물도 증발해서 사라져버릴 것이다. 수증기 상태로 공기 중에 존재하겠지만, 우리 눈에는 보이지 않는다. 그렇다면 만약 이 상태에서 더 열을 가하면 어떻게 될까? 물질에 열을 가하면 물질 내 열운동이 증가한다. 고체는 녹아버리고, 액체는 증발한다. 온도가 더 올라가면 수증기 분자들은 원자로 쪼개지고, 다시 원자는 전자를 잃으면서 전하 입자가 구름처럼 변한다. 이것을 플라스마 상태라고 한다. 우주의 별들이 바로 플라스마 상태이며 온도는 섭씨 수백만 도에 이른다. 태양 표면의 온도가 6,000도라는 점을 고려하면, 별은 차가운 밤하늘에서 빛나지만 사실 엄청나게 뜨거운 물체인 것이다.
비 오는 날도 물리적 시선으로 보면 새롭다. 집에 우산을 두고 나왔는데, 걷다 보니 비가 내리기 시작했다. 지하철역까지는 걸어서 5분도 걸리지 않는다. 그러면 고민이 생긴다. ‘뛰어가면 비를 좀 덜 맞지 않을까?’ 물리적으로 본다면 1초당 몇 개의 빗방울이 떨어지는지, 그리고 얼마나 오랫동안 비에 노출되어 있는지가 중요하다. 몸에 맞는 빗방울 수는 시간에 비례하기 때문이다. 그렇다면 아무래도 빗속에 있는 시간이 줄어들어야 몸에 맞는 빗방울 수도 줄어들 테니, 뛰어가야겠다고 생각할 수 있다. 하지만 사실 이것저것 따져보면 걸어가는 편이 낫다. 뛰면 머리뿐만 아니라 몸 앞쪽까지 젖어버리니 비를 맞는 면적이 늘어난다. 그래서 결론적으로 뛰어가든 걸어가든 비를 맞는 양은 비슷해진다. 더구나 만약 미끄러져 넘어지기라도 한다면 여러모로 큰 손해가 아니겠는가.
이처럼 밥을 먹을 때, 화장실에 갈 때, 산책을 할 때, 지하철을 탈 때 등 우리 일상의 모든 순간을 물리적 시선으로 바라볼 수 있다. 조금 더 주의 깊게, 궁금증과 호기심을 가지고 주위를 둘러보자. 물리학, 생각보다 별것 아니다.
친근한 ‘동네 물리학자’와 함께 물리학 수다 한 판!
물리학은 어려운 별나라 언어가 아니다. 물리학자를 만나도 전혀 긴장할 필요가 없다. 그저 ‘궁금한 것 참 많은 사람’이라고 생각하면 된다. 이 책의 저자 이기진 교수는 괴짜 물리학자로 유명하다. 독특하고 유쾌한 일러스트를 그려 전시회도 열고, 동화책도 쓴다. 이 책에 들어간 그림도 모두 직접 그렸다. 저자의 연구실은 온갖 잡동사니와 수집품, 직접 만든 작품으로 발 디딜 틈 없이 가득 차 있다.
저자는 이런 상상력과 창의력, 넘치는 호기심이 물리학을 연구하는 데 든든한 밑거름이 되었다고 말한다. 과학이라고 해서 모두가 상상하는 것처럼 딱딱한 형식 안에 갇혀 있어야 할 필요는 없다고 말이다. 또한 “물리를 잘하는 가장 손쉬운 방법은 ‘물리는 쉽고, 언제든지 물리를 시작하면 잘할 수 있다’는 배짱을 가지는 것”이라고 이야기한다. 그저 취미처럼 가벼운 마음으로 물리학에 접근해야 금방 지치지 않고 재미를 느끼며 할 수 있다는 의미다.
동네 산책을 하듯 천천히 이 책을 즐겨보자. 물리학 개념을 다 외우거나 공부하면서 읽을 필요도 없다. 마음 가는 곳부터 읽고, 모르는 물리학 용어가 있다면 맨 뒤에 있는 ‘부록: 쉬운 용어 사전’에서 더 자세한 설명을 찾아보자. 그래도 모르겠다면 저자의 페이스북 페이지 ‘하루하루의 물리학’으로 와서 질문 공세를 퍼부어도 좋다.
결국 이기진 교수가 말하는 물리학은 세상을 보는 시선이자 삶을 기록하고 기억하는 방식이다. 주위에서 벌어지는 일들에 관심을 가지고, 세상이 어떻게 굴러가고 있는지를 알고 싶어 하는 것이다. 이제 ‘물리학’이라는 단어에 따라오던 거리감을 내려놓고, 동네 물리학자와 함께 물리학 수다를 떨어보자. 우리도 모르는 사이 일상을 촘촘히 채우고 있던 물리의 매력에 흠뻑 빠지게 될 것이다.

물리학은 지극히 개인적인 학문이다. 물리학은 삶의 철학이 될 수도 있고, 삶을 기록하는 방식이 될 수도 있으며, 내가 가진 사상의 지평선이 될 수도 있다. 다른 사람이 아닌 바로 내가 세상을 인식하고, 세상의 이치를 객관적으로 기록하고, 우주를 내다보는 방식. 바로 그것이 ‘나의 물리학’인 것이다. (…) 이 책을 읽을 학생들 또는 물리학에 대한 호기심을 가진 분들 역시 ‘나만의 물리학 이야기 만들기’를 시작했으면 좋겠다. 물리학을 취미로 하든, 전공으로 하든 상관없다. 물리는 단순히 세상을 바라보는 일상적 시선일 뿐이다. ￭ 서문 pp.5~6

물리학을 시작하는 좋은 방법은 마치 취미처럼 작은 흥미를 갖는 것이다. 그렇게 시작해야 물리를 쉽게, 잘할 수 있다. 어렵게 시작해서 일찍 포기하느니 차라리 여지를 남겨두는 차원에서 천천히 시작하면 더 잘하게 될지도 모른다. 세상일이 억지로 되지 않듯, 물리도 억지로 되지 않는다. ￭ 2 어떤 사람이 물리학에 흥미를 느낄까? p.21

세 살 버릇 여든까지 간다는 속담이 있다. 한번 몸에 밴 버릇이나 습관은 쉽게 바뀌지 않는다는 이야기다. 즉 하나의 습관을 만드는 데도 시간이 필요하지만, 그 습관을 고치는 데는 더 많은 시간이 필요하다는 의미다. 물리학에서는 습관을 관성이라고 부른다. 외부의 힘이 가해지지 않는 한, 물체는 자기가 하던 움직임을 계속 하려고 한다. 버스가 멈출 때 안에 앉아 있던 사람의 몸이 앞으로 쏠리는 것이 대표적인 관성의 사례다. 사람의 몸은 앞으로 가는 움직임을 계속 하려고 하기 때문이다. ￭ 6 관성에 대한 물리학자의 생각 p.38

과학적 사실을 안다고 해서 놀이 기구가 더 즐거워지는 건 아니겠지만, 놀이 기구의 물리적 핵심은 중력과 회전이다. 쉽게 말해서 놀이 기구를 이용해 사람을 들어 올리고, 떨어뜨리고, 돌리는 것이다. 단순히 들어 올리고 높은 곳에서 떨어뜨리기만 한다면 사람들은 그다지 흥미를 못 느낄 것이다. 하지만 놀이 기구는 사람들이 갑작스러운 중력의 변화를 느끼게 만든다. 예를 들면 롤러코스터의 경우 높은 곳에서 떨어지면서 자유낙하를 느끼게 해주고, 갑자기 진행 방향을 바꿈으로써 관성을 느끼게 한다. 회전 그네를 탄다면 원심력과 중력을 느낄 수 있다. (…) 이것이 순간적으로 이루어진다면 더 강한 자극으로 남는다. 그래서 평상시와 다른 짜릿함을 경험하는 것이다. ￭ 23 롤러코스터의 물리학 p.116

가끔 영화에 여자가 하이힐로 상대방 남자를 가격하는 장면이 나온다. 물리학자 입장에서 볼 때 참으로 위험한 일이다. 하이힐 뒷굽으로 맞으면 모든 힘이 그곳으로 몰리므로 맞는 사람이 느끼는 충격은 마치 송곳에 찔릴 때와 같을 것이다. 만약 뾰족한 뒷굽을 손잡이처럼 잡고 때린다면 그나마 다행이다. 넓적한 슬리퍼로 때린다면 어떨까? 슬리퍼 바닥의 넓은 면적에 힘이 분산되어 하이힐처럼 아프지는 않을 것이다. 슬리퍼의 푹신한 공기층 역시 충격을 흡수해줄 것이다. 하지만 물리적으로 덜 아프더라도 기분은 더 나쁠 수 있다. ￭ 24 하이힐과 슬리퍼가 만드는 압력 p.120

물리적으로 해석해보자. 먼저 1초당 몇 개의 빗방울이 떨어지느냐가 중요하고, 그다음 얼마나 오랫동안 비에 노출되어 있느냐가 중요하다. 빗방울을 맞는 수는 시간에 비례한다. 빗속에 오래 서 있을수록 더 많은 양의 비를 맞으니 말이다. 빨리 뛰어 최대한 비를 피한다면 어떨까? 아무래도 빗속에 있는 시간이 줄어드니 몸에 맞는 빗방울 수도 줄어들긴 한다. 하지만 걸을 때는 위에서 떨어지는 빗방울만 맞을 확률이 높은데, 달리면 몸의 앞쪽까지 비를 맞게 된다. 따라서 오히려 몸에 맞는 비의 양이 증가할 수 있다. (…) 결론적으로 뛰어가든 걸어가든 비를 맞는 양은 비슷해진다. 비를 조금이라도 덜 맞겠다는 생각에 달려가다가 미끄러져 넘어지기라도 한다면 더 손해다. ￭ 31 비 오는 날에는 뛰지 마세요 p.152

방귀의 물리학적 원리는 피리의 원리와 같다. 방귀 소리는 공기의 떨림과 진동에 의한 현상이다. 피리를 불 때의 강제적인 떨림 현상과 동일하다. 체내에서 진동을 일으킬 수 있는 가스의 힘을 일시적으로 가했을 때 분출하는 곳의 압력이 커지고 속도가 빨라져 떨림과 공명 현상이 발생하는 것이다. 따라서 우리가 의지력을 발휘해 힘을 조절한다면 방귀 소리의 높낮이도 조절할 수 있다. 물리적 원리와 자신의 신체적 구조를 이해하고 훈련을 한다면 방귀 소리 때문에 한순간에 명예를 잃는 일을 어느 정도 방지할 수 있다는 뜻이다. ￭ 45 방귀에 물리학적으로 접근하기 pp.215~217

 

서문
1장 물리학, 일단 시작하자!
1 물리를 잘하는 법
2 어떤 사람이 물리학에 흥미를 느낄까?
3 잘할 수 있다는 생각이 중요하다
4 노래를 부르듯이 물리학을
5 물리학은 벡터와 스칼라로 이야기한다
2장 개념을 알면 물리가 보인다
6 관성에 대한 물리학자의 생각
7 관성의 변화에는 시간이 필요하다
8 비행기 속에서 느끼는 관성
9 코페르니쿠스는 이렇게 말했다
10 질량과 무게, 같은 게 아니야?
11 물리학으로 본 100미터 달리기
12 밀도에 대한 무서운 이야기
13 돌멩이는 왜 물에 가라앉고, 얼음은 왜 뜰까?
14 물이 가득 찬 컵에 돌멩이를 넣으면 어떻게 될까?
15 물속에서 바위를 들어 올리면?
16 잠수함은 어떻게 물속을 오르내릴까?
17 중력을 무시하는 힘
18 비행기는 어떻게 하늘을 날까?
19 풍선은 어떻게 하늘을 자유롭게 날아다닐까?
20 하늘에서 떨어지는 물체에는 어떤 일이 벌어질까?
21 공중부양은 아무나 하나
22 무중력 상태에 대한 트라우마
23 롤러코스터의 물리학
24 하이힐과 슬리퍼가 만드는 압력
25 누구든 압력에서 벗어날 수 없다
26 바닷물 속의 잠수부가 받는 압력
27 물리학의 타이밍, 인생의 타이밍
28 모든 물질은 그 자체로 응축된 에너지다
29 다이어트에 대한 물리적 생각
30 소주 한 잔의 물리학
3장 우리 주변의 물리 이야기
31 비 오는 날에는 뛰지 마세요
32 온돌방 아랫목 위에서 느낀 물리학
33 양은 냄비가 라면 끓이는 데 제격인 이유
34 추위를 막아주는 오리털 파카의 비밀
35 중국집 주방장도 물리학자다
36 팬티에도 물리학이 존재한다
37 잠수함 안에서 숟가락을 떨어뜨린 군인
38 콘서트홀의 물리학
39 모차르트의 클라리넷 협주곡
40 지구가 자꾸 더워지고 있다
41 오존층과 지구 온난화
42 가솔린 엔진과 디젤 엔진
43 배기가스, 왜 심각한 문제일까?
44 천연가스를 이용하는 버스
45 방귀에 물리학적으로 접근하기
46 방귀 뀔 때도 세금을 내라!
47 배터리의 진화, 과학의 발전을 대변하다
48 우주 발전소도 꿈이 아니다
49 거짓말 탐지기를 믿을 수 있을까?
4장 나와 물리학
50 나의 물리학 이야기 1
51 나의 물리학 이야기 2
52 나의 물리학 이야기 3
53 나의 물리학 이야기 4
54 나의 물리학 이야기 5
부록: 쉬운 용어 사전