세상을 바꾼 위대한 과학실험 100

존 그리빈, 메리그리빈/오수원

예문아카이브/2017.10.16.

인류의 과학은 오랜 시간을 두고 발전했다. 인류가 발전시킨 여러 가지 과학 실험 중에서 가장 위대하고 영향력이 큰 과학실험을 골라 ＜세상을 바꾼 위대한 과학실험 100＞이라는 책을 엮었다. 저자 존 그리빈은 영국의 과학 작가이자 천문학자. 서섹스대학교 천문학과에 있으면서 BBC를 비롯해 다양한 과학 프로그램 자문위원으로 활동하고 있다. 스티븐호킹, 리처드 파인만, 에르빈 슈뢰딩거, 등의 전기를 썼으며, 저서로 ＜슈뢰딩거의 고양이를 찾아서＞, ＜우주 진화의 수수께끼＞, ＜여기서 무한 우주까지＞ 등 100여권에 이른다. 공저자 메리 그리빈은 영국의 과학자이자 교사. 저서로는 존 그리빈과 함께 저술한 ＜필립 풀먼 ‘그의 암흑 물질’의 과학＞, ＜나는 물리학을 가지고 놀았다＞, 등과 ＜시간과 공간＞, ＜영과 무한사이 거침없는 숫자 이야기＞, ＜원자부터 무한까지＞ 등이 있다. 저자들은 일반인들이 알기 쉽게 과학적 실험의 의의와 방법, 그 실험이 미친 영향 등을 조목조목 설명하고 있다.

＜세상을 바꾼 위대한 과학실험 100＞의 내용은 모두 100가지 +1로 되어 있다. 널리 알려진 실험들이 많고 몇몇 개는 널리 알려지지 않았지만 과학발전에 상당히 큰 영향을 미치는 실험들도 포함되어 있다. 저자는 서문에서 ‘실험과 일치하지 않는 법칙은 틀린 것이다’라는 말이 과학의 본질을 가장 집약적으로 보여준다고 말하고 있다. 우리가 배운 일반상식과 달리, 과학은 아주 드문 경우를 제외하고는 혁명적으로 진보하지 않는다. 과학은 기존에 발전한 것 위에 새로운 것을 쌓아나가는 점증적인 성격을 갖고 있다. 아인슈타인의 이론은 뉴턴의 이론을 대체한 것이 아니라 그 위에 축적된 것이라고 과학의 발전에 대해 언급한다. 또한 추론과 가설은 ‘증명(실험)을 통해 권위’를 얻는다. 그리고 무엇보다 중요한 명제, ‘실험과 일치하지 않는 법칙’은 틀린 것이라고 단호하게 말한다.

“빛이 무지개 색으로 이루어져 있다는 통찰은 빛의 성질에 대한 뉴턴의 수많은 통찰 중 하나에 불과 했다. 뉴턴의 수많은 통찰은 그가 왕립학회장이 되고 1년 후인 1704년에 출간된 ＜광학＞이라는 위대한 저서에 집약돼 있다. 그는 이 책에 과학적 방법론에 대한 견해를 요약해 놓았다. ‘분석이란 실험과 관찰을 시행하고, 귀납법을 통해 일반적 결론을 이끌어내는 것이며, 실험이나 다른 확실한 진리가 아닌 그 어떤 이의도 받아들이지 않는 것이다.’(p.58)”

아이작 뉴턴 하면 떠오르는 것이 중력이라는 단어지만 빛의 성질에 대한 연구업적도 뛰어나다는 것을 알 수 있다. 허셜은 적외선이 태양만이 아니라 다른 곳에서도 온다는 것 또한 보여줬다. 불이나 뜨거운 라디에이터에서 느끼는 열 또한 적외선이다. 이후의 연구들은 자주색 너머에도 열 효과가 아닌 복사에너지(자외선)가 있다는 것을 보여줬다.

“찰스 다윈은 진화의 작동방식을 설명한 ‘자연선택설’로 널리 알려진 과학자다. 그러나 다윈은 진화에 관심을 기울이기 전부터 이미 지질학자였고, 그 유명한 비글호 항해 동안 남미에서 관찰했던 지질학 관련 지식을 알린 업적으로 과학계에서 명망을 얻고 있었다. 그가 관찰한 것 중 가장 극적인 것은 중요한 지진을 겪은 체험이었고, 그는 이를 관찰함으로써 안데스산맥과 다른 산맥의 기원에 대한 합당한 설명을 도출해냈다.(p.145)”

지구의 지각이 움직이는 원리를 설명하는 ‘얇은 얼음판에서 스케이트를 타는 것’에 대한 비유를 통해 다윈은 외견상 단단해 보이는 지각 아래 무엇이 놓여 있는가에 관해 고민했고 놀라울 만큼 세련된 결론에 도달했다. “개연성이 아주 놓은 가설은, 지하에 용암 호수가 펼쳐져 있다는 것이다 ….”라고 말한 그의 통찰력은 대단하다.

“틴들의 이론에 따르면 수증기는 적외선을 가장 강력히 흡수하지만 대기 중의 수증기량은 이산화탄소량에 영향을 받는다. 이산화탄소가 더 많을 경우 더 많은 열이 갇혀 지구는 더 더워지고 따라서 더 많은 수증기가 바다에서 증발하게 돼 온난화가 강화된다. 그의 말을 빌리면 대기 중에 이러한 기체들이 존재하지 않을 경우 지구는 ‘철옹성 같은 혹한의 손아귀에 단단히 붙잡혀 있게’ 될 것이다.(p.160)”

대기권이 없는 달 표면 1제곱미터당 받는 태양빛과 열의 양은 지구 표면이 받는 양과 같다. 하지만 달의 평균기온(달 전체의 밤과 낮 기온의 평균치)은 섭씨 영하 18도인 반면 지구의 평균 기온은 섭씨 15도다. 지구 내부에서 새어나오는 열이 약간 있긴 하지만 두 천체 간의 온도 차이가 33도에 달하는 것은 거의 전적으로 적외선을 가두는 대기의 온난화 효과, 오늘날의 ‘온실효과’라 불리는 과정 때문이다.

“스펙트럼 중 어떤 부분에는 좁은 흑선들이 한데 뭉쳐 있어, 바코드선 같은 모양이 나타나기도 한다. 흑선은 왜 생기는 것일까? 이 질문에 대한 답은 결국 태양과 다른 별들의 성분이 무엇인가를 밝혀줄 것이었고, 이를 밝혀낸 연구의 주인공은 1850∼1960년대 독일의 과학자 로버트 분젠과 구스타프 키르히호프였다.(p.168)”

스펙트럼의 선들이 검은색이었던 이유는 태양의 바깥층에 존재하는 원소들의 온도가 안층에 있는 원소들보다 낮기 때문이었다. 더 뜨거운 내부에서 나오는 빛이 온도가 낮은 층을 통과하면서 이 원소들이 빛을 흡수했기 때문에 특정 파장에서 밝은 선을 추가하는 대신 빛을 제거해버려 흑선이 나타난 것이다. 그러나 여기서 중요한 점은 이 흑선들이 가열한 원소가 만드는 밝은 선들과 동일한 지점에 있기 때문에 원소들의 정체를 확인할 수 있다는 것이다. 키르히호프의 발견은 1859년 10월 27일 베를린의 프러시아 과학아카데미의 회의 때 발표됐다. 이날은 천체물리학이라는 학문이 탄생한 역사적인 날로 남았다.

“맥스웰은 전자기 파동을 기술하는 방정식을 통해 전자기파가 빛의 속도로 이동하는 것이 틀림없다는 사실을 발견함으로써 빛도 일종의 전자기파에 틀림없다는 결론을 내렸을 뿐 아니라, 다른 복사도 전자기 법칙에 따라 전자기장을 통해 전달되리라고 예측했다. 1880년대 중반 헤르츠가 발견한 것이 바로 ‘다른 복사’는 오늘날 전파(전자기파)라 불리는 복사였다.(p.206)”

이와 같이 이 책은 우리가 과학적인 사실로 받아들이고 활용하는 것들에 대한 실험을 ‘001 왕관이 순금인지 검증하라’부터 ‘100 우주에 대한 현재 지식의 표준’까지 100가지 실험에 대한 설명을 사진과 도표 및 여러 가지 자료를 활용하여 알기 쉽게 설명하고 있다. 마지막으로 보너스로 101번째 라이고 실험을 싣고 있다.

시간순서로 과학실험에 대해 설명하고 있어 누구나 쉽게 과학의 발달과정을 한 눈에 알 수 있도록 되어 있다. 각 분야별로 기술했더라면 해당 분야의 발달과정까지 쉽게 이해할 수 있었으리라는 아쉬움이 있다. 하지만 과학 분야의 고전으로 남을 만한 책이라 생각되기에 과학에 관심을 가지고 있는 많은 사람들이 읽었으면 좋겠다는 생각을 한다. 아울러 중요한 실험 몇 가지 내용을 더 첨부해 본다.

*지진파 연구로 찾은 지구의 핵

오늘날의 측정치에 따르면 맨틀층과 외핵 경계면 부분은 지표면에서 2,890킬로미터 깊이에 있고, 외핵과 내핵의 경계면은 5,159킬로미터 깊이에 있다. 지구의 반지름은 6,360킬로미터다. 부피는 반지름의 세제곱 이므로, 핵 전체가 차지하는 부피는 지구의 16퍼센트라는 의미다. (핵의 반지름은 지구 반지름의 약 절반이고 2의 세제곱은 8 이므로 핵의 부피는 지구 부피의 8분의 1이다) 그중 내핵은 지구 부피의 1프로 미만이라는 것을 알 수 있다. 외핵의 경우 밀도는 1세제곱센티미터 당 9.9그램에서 12.2그램, 내핵은 1세제곱센티미터 당 13그램 가량이다. 검증하기는 힘들지만 내핵은 결정질일 가능성이 있다. 액체로 이루어진 외핵의 소용돌이는 아마도 지구 자기장 발생의 원인일 것이다. P.235

*표준 촛불과 표준 자

1920년대 들어 세페이드 변광성을 이용해 우리 은하의 지름과 규모를 최초로 확정짓게 됐다. 그 이후 세페이드 변광성은 우리 은하 너머 다른 은하계까지의 거리를 측정하는 데도 활용됐다. 이를 통해 우리 은하가 우주에 유일하게 존재하는 세계가 아니라 우주의 평범한 섬 하나, 관찰 가능한 우주의 수천억 개 섬 중 하나에 불과하다는 것을 알게 됐다. P.242

*일반 상대성 이론의 검증

일반 상대성 이론을 실용화한 것들도 있다. 지구상에서 물체의 위치를 알아내기 위해 위치 추적 GPS 위성에 의해 사용되는 도구들은 정밀성이 크기 때문에 지구의 중력장 안에서 움직일 때 일반 상대성 이론이 기술하는 효과를 고려해야 한다.(특수 상대성 이론과 일반 상대성 이론이 기술하는 효과들이 결합된 결과 인공위성 시계의 속도는 지상보다 더 빠르다. 여기서 발생하는 시간의 오차를 조절해야 한다.) 내비게이션 장치나 스마트폰의 ‘위치추적’ 장치를 사용할 때마다 우리는 일반 상대성 이론을 이용하거나 어떤 의미로는 검증하고 있는 셈이다. p.257

*플레밍의 페니실린

푸른곰팡이가 만들어내는 페니실린이라는 물질에 항생제 성질이 있다는 것을 발견해 이를 응용한 일은 생화학의 역사에서 가장 중요하면서도 가장 혼란스러운 발견 중 하나다. 그렇다 해도 항생제 발견의 역사에서 가장 결정적 ‘실험’을 꼽는다면, 그것은 1928년 알렉산더 플레밍이 런던 성 메리 병원의 실험실에 있던 지저분한 페트리접시에서 뭔가 이상한 것을 알아차렸던 바로 그 순간이다. p.266

*유전정보의 전달자, DNA

바이러스는 세균보다 훨씬 작으면서 유전물질로 가득 찬 단백질 덩어리다. 세포를 공격하는 바이러스는 자신의 유전물질을 다른 세포로 주입해 그 세포시스템을 장악함으로써 자신이 공격한 세포 내의 화학물질을 이용해 자신을 복제한다. 바이러스의 공격을 받아 파열된 열린 세포는 바이러스 복제물을 만드는 과정을 되풀이하게 된다. 1950년대 초, 콜드 스프링 하버 연구소에서 연구하던 앨프리드 허시와 마사 체이스는 이러한 복제 명령(유전자 정보)을 세포로 전달하는 것이 DNA라는 것을 깔끔하게 입증하는 확실한 실험을 개발했다. p.309

*킬링의 우연의 발견

북반구의 여름에는 초목이 자라는 동안 대기 중에서 이산화탄소를 흡수한다. 겨울에는 초목이 죽어서 분해되면서 이산화탄소를 방출한다. 이로서 매년 약5PPM 정도의 주기적 변화가 나타난다. 그러나 계절 효과를 고려했다고 하더라도 대기 속 이산화탄소의 평균 농도는 1958년보다 1959년에, 1959년보다 1960년에 더 높았다. 킬링은 이를 보고하는 논문을 발표했고, ‘킬링곡선’을 만들어 정기적으로 정보를 갱신했다. p.338

2015년 무렵 대기 중의 이산화탄소 농도는 400PPM 이상으로 상승했다. 1958년 수치보다 약 28퍼센트 증가한 수치다. 전세계에서 사용되는 화석 연료의 양과 이 수치를 비교해보면, 대기 중으로 산출된 이산화탄소의 57퍼센트가 대기 중에 그대로 남아 있는 반면, 나머지는 대양을 비롯한 자연의 배수로에 의해 흡수되고 있음을 알 수 있다. p.339

*우주의 가속팽창

빅뱅 직후 우주는 팽창하고 있었지만 중력은 이 팽창속도를 둔화시켰다. 빅뱅 당시에는 밖으로 미는 암흑에너지의 힘이 지극히 미미했기 때문에 큰 효과가 없었다. 그러나 우주가 팽창을 거듭하면서 부피가 더 늘어나자 암흑에너지도 늘어났다. 반면 은하가 서로에게 미치는 중역은 우주 팽창으로 서로의 거리가 멀어지면서 점차 약해졌다. 따라서 암흑에너지가 우주를 밖으로 밀어대는 힘이 안으로 수축시키는 중력의 힘을 능가하는 시기가 도래했고 팽창이 가속화되기 시작한 것이다. p.365

*인간 유전체 지도의 완성

DNA속 문자 서열은 인간의 생명에 필요한 정보를 담을 만큼 길다. 인간 유전체는 약 30억 개의 글자를 포함하고 있다. 컴퓨터 메모리로 환산하면 1기가바이트 정도에 해당하는 양이다. (p.369) 유전자 지도 덕분에 우리는 2만 개에서 2만 5,000개 사이의 인간 유전자가 있으며, 이것들이 22개의 쌍을 이룬 염색체와 성을 결정하는 X 및 Y염색체로 배열돼 있다는 것을 알게 됐다. p.370

세상을 바꾼 위대한 과학실험 100

존 그리빈, 메리그리빈/오수원

예문아카이브/2017.10.16.

sanbaram

인류의 과학은 오랜 시간을 두고 발전했다. 인류가 발전시킨 여러 가지 과학 실험 중에서 가장 위대하고 영향력이 큰 과학살험을 골라 ＜세상을 바꾼 위대한 과학실험 100＞이라는 책을 엮었다. 저자 존 그리빈은 영국의 과학 작가이자 천문학자. 서섹스대학교 천문학과에 있으면서 BBC를 비롯해 다양한 과학 프로그램 자문위원으로 활동하고 있다. 스티븐호킹, 리처드 파인만, 에르빈 슈뢰딩거, 등의 전기를 썼으며, 저서로 ＜슈뢰딩거의 고양이를 찾아서＞, ＜우주 진화의 수수께끼＞, ＜여기서 무한 우주까지＞ 등 100여권에 이른다. 공저자 메리 그리빈은 영국의 과학자이자 교사. 저서로는 존 그리빈과 함께 저술한 ＜필립 풀먼 ‘그의 암흑 물질’의 과학＞, ＜나는 물리학을 가지고 놀았다＞, 등과 ＜시간과 공간＞, ＜영과 무한사이 거침없는 숫자 이야기＞, ＜원자부터 무한까지＞ 등이 있다. 저자들은 일반인들이 알기 쉽게 과학적 실험의 의의와 방법, 그 실험이 미친 영향 등을 조목조목 설명하고 있다.

＜세상을 바꾼 위대한 과학실험 100＞의 내용은 모두 100가지 +1로 되어 있다. 널리 알려진 실험들이 많고 몇몇 개는 널리 알려지지 않았지만 과학발전에 상당히 큰 영향을 미치는 실험들도 포함되어 있다. 저자는 서문에서 ‘실험과 일치하지 않는 법칙은 틀린 것이다’라는 말이 과학의 본질을 가장 집약적으로 보여준다고 말하고 있다. 우리가 배운 일반상식과 달리, 과학은 아주 드문 경우를 제외하고는 혁명적으로 진보하지 않는다. 과학은 기존에 발전한 것 위에 새로운 것을 쌓아나가는 점증적인 성격을 갖고 있다. 아인슈타인의 이론은 뉴턴의 이론을 대체한 것이 아니라 그 위에 축적된 것이라고 과학의 발전에 대해 언급한다. 또한 추론과 가설은 ‘증명(실험)을 통해 권위’를 얻는다. 그리고 무엇보다 중요한 명제, ‘실험과 일치하지 않는 법칙’은 틀린 것이라고 단호하게 말한다.

“빛이 무지개 색으로 이루어져 있다는 통찰은 빛의 성질에 대한 뉴턴의 수많은 통찰 중 하나에 불과 했다. 뉴턴의 수많은 통찰은 그가 왕립학회장이 되고 1년 후인 1704년에 출간된 ＜광학＞이라는 위대한 저서에 집약돼 있다. 그는 이 책에 과학적 방법론에 대한 견해를 요약해 놓았다. ‘분석이란 실험과 관찰을 시행하고, 귀납법을 통해 일반적 결론을 이끌어내는 것이며, 실험이나 다른 확실한 진리가 아닌 그 어떤 이의도 받아들이지 않는 것이다.’(p.58)”

아이작 뉴턴 하면 떠오르는 것이 중력이라는 단어지만 빛의 성질에 대한 연구업적도 뛰어나다는 것을 알 수 있다. 허셜은 적외선이 태양만이 아니라 다른 곳에서도 온다는 것 또한 보여줬다. 불이나 뜨거운 라디에이터에서 느끼는 열 또한 적외선이다. 이후의 연구들은 자주색 너머에도 열 효과가 아닌 복사에너지(자외선)가 있다는 것을 보여줬다.

“찰스 다윈은 진화의 작동방식을 설명한 ‘자연선택설’로 널리 알려진 과학자다. 그러나 다윈은 진화에 관심을 기울이기 전부터 이미 지질학자였고, 그 유명한 비글호 항해 동안 남미에서 관찰했던 지질학 관련 지식을 알린 업적으로 과학계에서 명망을 얻고 있었다. 그가 관찰한 것 중 가장 극적인 것은 중요한 지진을 겪은 체험이었고, 그는 이를 관찰함으로써 안데스산맥과 다른 산맥의 기원에 대한 합당한 설명을 도출해냈다.(p.145)”

지구의 지각이 움직이는 원리를 설명하는 ‘얇은 얼음판에서 스케이트를 타는 것’에 대한 비유를 통해 다윈은 외견상 단단해 보이는 지각 아래 무엇이 놓여 있는가에 관해 고민했고 놀라울 만큼 세련된 결론에 도달했다. “개연성이 아주 놓은 가설은, 지하에 용암 호수가 펼쳐져 있다는 것이다 ….”라고 말한 그의 통찰력은 대단하다.

“틴들의 이론에 따르면 수증기는 적외선을 가장 강력히 흡수하지만 대기 중의 수증기량은 이산화탄소량에 영향을 받는다. 이산화탄소가 더 많을 경우 더 많은 열이 갇혀 지구는 더 더워지고 따라서 더 많은 수증기가 바다에서 증발하게 돼 온난화가 강화된다. 그의 말을 빌리면 대기 중에 이러한 기체들이 존재하지 않을 경우 지구는 ‘철옹성 같은 혹한의 손아귀에 단단히 붙잡혀 있게’ 될 것이다.(p.160)”

대기권이 없는 달 표면 1제곱미터당 받는 태양빛과 열의 양은 지구 표면이 받는 양과 같다. 하지만 달의 평균기온(달 전체의 밤과 낮 기온의 평균치)은 섭씨 영하 18도인 반면 지구의 평균 기온은 섭씨 15도다. 지구 내부에서 새어나오는 열이 약간 있긴 하지만 두 천체 간의 온도 차이가 33도에 달하는 것은 거의 전적으로 적외선을 가두는 대기의 온난화 효과, 오늘날의 ‘온실효과’라 불리는 과정 때문이다.

“스펙트럼 중 어떤 부분에는 좁은 흑선들이 한데 뭉쳐 있어, 바코드선 같은 모양이 나타나기도 한다. 흑선은 왜 생기는 것일까? 이 질문에 대한 답은 결국 태양과 다른 별들의 성분이 무엇인가를 밝혀줄 것이었고, 이를 밝혀낸 연구의 주인공은 1850∼1960년대 독일의 과학자 로버트 분젠과 구스타프 키르히호프였다.(p.168)”

스펙트럼의 선들이 검은색이었던 이유는 태양의 바깥층에 존재하는 원소들의 온도가 안층에 있는 원소들보다 낮기 때문이었다. 더 뜨거운 내부에서 나오는 빛이 온도가 낮은 층을 통과하면서 이 원소들이 빛을 흡수했기 때문에 특정 파장에서 밝은 선을 추가하는 대신 빛을 제거해버려 흑선이 나타난 것이다. 그러나 여기서 중요한 점은 이 흑선들이 가열한 원소가 만드는 밝은 선들과 동일한 지점에 있기 때문에 원소들의 정체를 확인할 수 있다는 것이다. 키르히호프의 발견은 1859년 10월 27일 베를린의 프러시아 과학아카데미의 회의 때 발표됐다. 이날은 천체물리학이라는 학문이 탄생한 역사적인 날로 남았다.

“맥스웰은 전자기 파동을 기술하는 방정식을 통해 전자기파가 빛의 속도로 이동하는 것이 틀림없다는 사실을 발견함으로써 빛도 일종의 전자기파에 틀림없다는 결론을 내렸을 뿐 아니라, 다른 복사도 전자기 법칙에 따라 전자기장을 통해 전달되리라고 예측했다. 1880년대 중반 헤르츠가 발견한 것이 바로 ‘다른 복사’는 오늘날 전파(전자기파)라 불리는 복사였다.(p.206)”

이와 같이 이 책은 우리가 과학적인 사실로 받아들이고 활용하는 것들에 대한 실험을 ‘001 왕관이 순금인지 검증하라’부터 ‘100 우주에 대한 현재 지식의 표준’까지 100가지 실험에 대한 설명을 사진과 도표 및 여러 가지 자료를 활용하여 알기 쉽게 설명하고 있다. 마지막으로 보너스로 101번째 라이고 실험을 싣고 있다.

시간순서로 과학실험에 대해 설명하고 있어 누구나 쉽게 과학의 발달과정을 한 눈에 알 수 있도록 되어 있다. 각 분야별로 기술했더라면 해당 분야의 발달과정까지 쉽게 이해할 수 있었으리라는 아쉬움이 있다. 하지만 과학 분야의 고전으로 남을 만한 책이라 생각되기에 과학에 관심을 가지고 있는 많은 사람들이 읽었으면 좋겠다는 생각을 한다. 아울러 중요한 실험 몇 가지 내용을 더 첨부해 본다.

*지진파 연구로 찾은 지구의 핵

오늘날의 측정치에 따르면 맨틀층과 외핵 경계면 부분은 지표면에서 2,890킬로미터 깊이에 있고, 외핵과 내핵의 경계면은 5,159킬로미터 깊이에 있다. 지구의 반지름은 6,360킬로미터다. 부피는 반지름의 세제곱 이므로, 핵 전체가 차지하는 부피는 지구의 16퍼센트라는 의미다. (핵의 반지름은 지구 반지름의 약 절반이고 2의 세제곱은 8 이므로 핵의 부피는 지구 부피의 8분의 1이다) 그중 내핵은 지구 부피의 1프로 미만이라는 것을 알 수 있다. 외핵의 경우 밀도는 1세제곱센티미터 당 9.9그램에서 12.2그램, 내핵은 1세제곱센티미터 당 13그램 가량이다. 검증하기는 힘들지만 내핵은 결정질일 가능성이 있다. 액체로 이루어진 외핵의 소용돌이는 아마도 지구 자기장 발생의 원인일 것이다. P.235

*표준 촛불과 표준 자

1920년대 들어 세페이드 변광성을 이용해 우리 은하의 지름과 규모를 최초로 확정짓게 됐다. 그 이후 세페이드 변광성은 우리 은하 너머 다른 은하계까지의 거리를 측정하는 데도 활용됐다. 이를 통해 우리 은하가 우주에 유일하게 존재하는 세계가 아니라 우주의 평범한 섬 하나, 관찰 가능한 우주의 수천억 개 섬 중 하나에 불과하다는 것을 알게 됐다. P.242

*일반 상대성 이론의 검증

일반 상대성 이론을 실용화한 것들도 있다. 지구상에서 물체의 위치를 알아내기 위해 위치 추적 GPS 위성에 의해 사용되는 도구들은 정밀성이 크기 때문에 지구의 중력장 안에서 움직일 때 일반 상대성 이론이 기술하는 효과를 고려해야 한다.(특수 상대성 이론과 일반 상대성 이론이 기술하는 효과들이 결합된 결과 인공위성 시계의 속도는 지상보다 더 빠르다. 여기서 발생하는 시간의 오차를 조절해야 한다.) 내비게이션 장치나 스마트폰의 ‘위치추적’ 장치를 사용할 때마다 우리는 일반 상대성 이론을 이용하거나 어떤 의미로는 검증하고 있는 셈이다. p.257

*플레밍의 페니실린

푸른곰팡이가 만들어내는 페니실린이라는 물질에 항생제 성질이 있다는 것을 발견해 이를 응용한 일은 생화학의 역사에서 가장 중요하면서도 가장 혼란스러운 발견 중 하나다. 그렇다 해도 항생제 발견의 역사에서 가장 결정적 ‘실험’을 꼽는다면, 그것은 1928년 알렉산더 플레밍이 런던 성 메리 병원의 실험실에 있던 지저분한 페트리접시에서 뭔가 이상한 것을 알아차렸던 바로 그 순간이다. p.266

*유전정보의 전달자, DNA

바이러스는 세균보다 훨씬 작으면서 유전물질로 가득 찬 단백질 덩어리다. 세포를 공격하는 바이러스는 자신의 유전물질을 다른 세포로 주입해 그 세포시스템을 장악함으로써 자신이 공격한 세포 내의 화학물질을 이용해 자신을 복제한다. 바이러스의 공격을 받아 파열된 열린 세포는 바이러스 복제물을 만드는 과정을 되풀이하게 된다. 1950년대 초, 콜드 스프링 하버 연구소에서 연구하던 앨프리드 허시와 마사 체이스는 이러한 복제 명령(유전자 정보)을 세포로 전달하는 것이 DNA라는 것을 깔끔하게 입증하는 확실한 실험을 개발했다. p.309

*킬링의 우연의 발견

북반구의 여름에는 초목이 자라는 동안 대기 중에서 이산화탄소를 흡수한다. 겨울에는 초목이 죽어서 분해되면서 이산화탄소를 방출한다. 이로서 매년 약5PPM 정도의 주기적 변화가 나타난다. 그러나 계절 효과를 고려했다고 하더라도 대기 속 이산화탄소의 평균 농도는 1958년보다 1959년에, 1959년보다 1960년에 더 높았다. 킬링은 이를 보고하는 논문을 발표했고, ‘킬링곡선’을 만들어 정기적으로 정보를 갱신했다. p.338

2015년 무렵 대기 중의 이산화탄소 농도는 400PPM 이상으로 상승했다. 1958년 수치보다 약 28퍼센트 증가한 수치다. 전세계에서 사용되는 화석 연료의 양과 이 수치를 비교해보면, 대기 중으로 산출된 이산화탄소의 57퍼센트가 대기 중에 그대로 남아 있는 반면, 나머지는 대양을 비롯한 자연의 배수로에 의해 흡수되고 있음을 알 수 있다. p.339

*우주의 가속팽창

빅뱅 직후 우주는 팽창하고 있었지만 중력은 이 팽창속도를 둔화시켰다. 빅뱅 당시에는 밖으로 미는 암흑에너지의 힘이 지극히 미미했기 때문에 큰 효과가 없었다. 그러나 우주가 팽창을 거듭하면서 부피가 더 늘어나자 암흑에너지도 늘어났다. 반면 은하가 서로에게 미치는 중역은 우주 팽창으로 서로의 거리가 멀어지면서 점차 약해졌다. 따라서 암흑에너지가 우주를 밖으로 밀어대는 힘이 안으로 수축시키는 중력의 힘을 능가하는 시기가 도래했고 팽창이 가속화되기 시작한 것이다. p.365

*인간 유전체 지도의 완성

DNA속 문자 서열은 인간의 생명에 필요한 정보를 담을 만큼 길다. 인간 유전체는 약 30억 개의 글자를 포함하고 있다. 컴퓨터 메모리로 환산하면 1기가바이트 정도에 해당하는 양이다. (p.369) 유전자 지도 덕분에 우리는 2만 개에서 2만 5,000개 사이의 인간 유전자가 있으며, 이것들이 22개의 쌍을 이룬 염색체와 성을 결정하는 X 및 Y염색체로 배열돼 있다는 것을 알게 됐다. p.370

(이 리뷰는 예문아카이브에서 도서를 제공받아 작성되었습니다.)

 저자 존 그리빈(John Gribbin)은 과학 작가이자 천문학자로 과학자들의 전기, 대중과학서, 어린이용 과학도서, SF 소설 등 100여 권에 이르는 저작을 발표한 자로 왕성한 저작 활동을 통해 과학의 대중화에 이바지하고 있다.

 "실험과 일치하지 않는 법칙은 틀린 것이다"

 표지에 1965년 노벨 물리학상을 수상한 리처드 파인만(Richard Feynman)의 말이 존 돌턴(John Dalton)의 원소 기호를 토대로 그려진 분자모형 아래에 쓰여져 있었고 이는 이 책이 담고 있는 내용이 어떻게 선택받았을지 추측할 수 있게 해주었다.

 일반적으로 현대과학에서 '이론'으로 인정받기 위해서는 몇 단계를 거치게 된다. 먼저 가설을 세우고 가설을 검증하기 위한 추론과 수학적 계산이 따른다. 그리고 계산한 결과를 실험과 관찰에 대입해 봤을 때 결과치가 서로 일치한다면 이론으로 받아들여지고, 그렇지 않다면 틀린 가설로 판명한다.

 대부분의 과학 발전은 한 명의 천재에 의한 특이점에 의존하기 보다 축적된 과학지식에 새로운 것이 추가되는 형태로 진보한다. ＜세상을 바꾼 위대한 과학실험 100＞은 고대에서 현대에 이르기까지 과학적 이론을 형성하고 새로운 지식을 추가하는데 지대한 영향을 끼친 101가지 실험을 다룬다.

 유명한 '유케카'를 알린 아르키메데스의 부력 실험을 시작으로 중력파를 검출한 라이고(LIGO) 실험까지 2300년 가량의 과학사에 지대한 업적을 남긴 과학자들과 그들의 실험을 소개한다.

 흔히 과학을 생각할 때 먼저 떠올리는 물리 화학을 포함해 생물학, 천문학, 의학 등 다양한 영역에 접근하고 있으며 내용을 돕기 위해 과학자들이 시행한 실험의 배경과 과정을 서술한다.

 등장인물의 절반 이상은 중고등학교 정규교육과정에서 한 번 이상 들어봤음직한 이름들이며 이들이 만든 법칙, 원리 또한 낯익은 것이 많다. 안타깝게도 들어봤지만 알지못하는, 배웠었다는 사실만 기억하는, 이해는 못한채로 외웠던 것들이 가득 담겨 101개의 주제를 구성한다. 이름조차 생소한 인물이 시행한 실험과 업적(예를 들어 올레 뢰머의 광속 계산)에 놀라기도하고 유명 과학자의 이색적 발자취(예를 들어 '종의 기원'으로 유명한 찰스 다윈의 대륙이동설)에 흥미를 느끼게 된다.

 동시대 또는 이전 시대의 과학자로부터 영감을 얻어 과거의 가설을 이론으로 승격시키거나 새로운 이론을 만들어 내는 모습에서 과학 또한 다른 분야와 마찬가지로 계단을 밟아 올라가듯 더 높이 오르기 위해 든든한 기반이 필요하고 이는 과학이란 학문이 이전 세대와의 단절이 아닌 연결고리 역활을 통해 발전해왔다는 생각이 들었다.

 그다지 과학적이지 않은 내가 봤을 때도 어느 정도 이해가능한 수준으로 쉽게 쓰여져 깊은 고민없이 읽을 수 있었지만, 다른 한편으론 같은 사물과 사건을 보며 독창적 의문점을 제시하고 진취적 실행력을 발휘한 과학자들의 천재성과 지식의 깊이에 감탄을 금할 수 없었다.

 Science(과학)는 지식이란 뜻의 라틴어 scientia에서 왔으며 scientia는 '안다'는 뜻을 지닌 라틴어 'scio-'에서 파생되었다.

 그리스시대부터 중세에 이르기까지 대부분의 시기에 과학은 철학이나 신학의 하위학문이였다. 과학 자체가 제대로 분화하지 못한 시기였고 과학자는 철학자나 신학자에 비해 비루한 직업으로 인식되었기 때문에 과학(science)이란 말 자체도 철학에 가려 거의 사용되지 않다가 19세기 이후에 널리 통용되었다. 이런 배경으로 인해 근대 이전에 과학적 업적을 달성한 자들의 직업을 보면 많은 경우 '철학자'나 '신학자'를 겸하는 것을 알 수 있다. 간혹 서양철학사나 과학사에 관한 서적을 읽다보면 철학적 천재가 과학적 소질을 동시에 지니고 있었나보다고 오해할 수 있는 대목이기도 하다(난 지금도 오해하고 있다).

 ＜세상을 바꾼 위대한 과학실험 100＞을 통해 과학적 소양을 쌓을 수도 있겠지만, 그보다 과학적 사고가 어떤 식으로 이루어졌고 어떻게 축적되어 왔는지에 대한 영감을 얻는 것이 더 큰 소득이라 생각한다. 또한 이 책에 등장하는 위대한 과학자들은 우리가 읽었거나 읽게 될 많은 서적에 재등장할 가능성이 높은 자들이기에 지식을 확장하는데 도움을 주리라 기대한다.

 독서를 하다보면 그 하나로 완결된 형태의 책이 있고, 그 책을 통해 다른 책을 접하게 유도하는 책이 있다는 생각이 든다. ＜세상을 바꾼 위대한 과학실험 100＞은 후자에 가깝다고 생각하고 이 책을 통해 얻은 작은 지식이, 다른 책을 통해 접하게 될 보다 깊은 지식을 향한 징검다리 역활을 할 수 있길 희망한다.

 두달전쯤 ＜두뇌보완계획 100＞이란 책을 구매하고 하루 2페이지씩 읽어야겠다 다짐을 하고 아직까지 읽고 있다. 매일 일정량을 읽고 생각할 여유를 가지고자 세운 계획인데 내가 세운 대부분의 계획이 그렇듯 철저히 지키진 못하고 있다.

 ＜세상을 바꾼 위대한 과학실험 100＞은 읽다보니 다 읽어버리고 말았지만, ＜두뇌보완계획 100＞처럼 긴 시간을 두고 매일 하나씩 읽어나갔으면 더 인상적이지 않았을까 하는 아쉬움이 남는다. 

    가볍게 읽을 수 있다. 부담 적게. 그렇다고 내용이 충실하지 않거나 가볍다는 이야기는 절대 아

닙니다. 내용은 무려 101가지 그리고 최소한 10개 이상 독자 개개인이 궁금해했을 또는 궁금할 법

한 이야기들이 잘 정리되어 적혀있습니다. 그리고 마음에 드는 문장들도 곳곳에 배치되어 있고요.

    우리가 지금까지 알고 있는 것들은 물 한 방울에 불과하다.

    하지만 알지 못하는 것은 저 바다와 같다.

    - 아이작 뉴턴

    중간중간 나오는 사진을 첨부하면 금상첨화이지만 제가 그쪽으로 소질이 적어 양해해주시면

좋겠습니다. 101가지 이야기 중 마음에 드는 15가지를 적어보겠습니다. 그리고 이 서문에 있는

이야기는 기분 좋은 덤이고요.   

13쪽

    우리가 배운 일반상식과 달리, 과학은 아주 드문 경우를 제외하고는 혁명적으로 진보하지 않는다. 과학은 기존에 발견한 것 위에 새로운 것을 쌓아나가는 점증적인 성격을 갖고 있다. 아인슈타인의 이

론은 뉴턴의 이론을 대체하는 것이 아니라 그 위에 축적된 것이다. 작은 원자가 서로 부딪힐 경우 딱딱

한 작은 공처럼 튕겨나간다는 관념을 상자 내 기체의 압력을 계산할 때는 잘 맞지만, 원자 내부에서 이

리저리 뛰어오르는 전자가 어떻게 빛의 스펙트럼 중 가시광선을 산출하는지 계산할 때는 수정이 필요

하다. -중략-   중력이나 진화에 관한 더 나은 이론들은 기존의 이론이 설명해낸 것들을 모두 설명하면서

도 그 외에 더 많은 것들을 설명해내야 한다.

15쪽

    여기서 설명하는 개념 중 일부가 상식에 맞지 않는다고 생각 한다면 길버트이 말을 떠올려보라.

"우리가 만든 많은 추론과 가설은 필시 받아들이기 어려워 보일 수 있다. 일반적으로 수용되는 견해

들과 일치하지 앟기 때문이다."

하지만 추론과 가설은 증명(실험)을 통해 권위를 얻는다. 그리고 무엇보다 중요한 명제, 실험과 일치

하지 않는 법칙은 틀린 것이다.

증기엔진의 출발점이 된 얼음의 열 관련 71쪽

    따라서 얼음이 녹을 때 흡수된 열은 온도를 높이는 것이 아니라 물을 수중기로 만드는 역할을 수행

한다. 두 경우 모두에서 열은 온도를 올리는 역할을 한다고 생각했지만 실제로 온도 상승은 감지되지

않았다. 그 열은 감춰져 있거나 잠복해있다. 나는 이러한 열에 잠열이라는 이름을 붙이는 바다.

    이 발견들을 주목한 인물은 제임스 와트였다. 글래스고대학교의 도구제작자였던 와트는 블랙을

위해 실험 장치를 만들었고 훗날 증기기관을 발명했다.

동물의 체온은 마법이 아니다 관련 84쪽

    프리스틀리와 앙헨하우스의 실험 같은 초기 실험들 덕분에 생명을 유지하는 데 공기의 일부 성

분이 중요하다는 점이 밝혀졌다. 그렇지만 1780년대 최 그 과정의 세부사항은 아직 분명치 않다.

프랑스의 하학자이자 프랑스 과학 아카데미 회원이었던 앙투안 라부아지에는 많은 동료들과 마찬가

지로 그 과정이 느린 연소 형식을 닮았다고 추론했다. 공기 속의 생명을 주는 성분이 체내의 연소 작

용에 의해 고정공기로 변형됐다고 본 것이다. 그러나 라부아지에는 다른 동료들과 달리 피에르 라플

라스라는 동료 학자와 함께 이 가설을 검증하기 위해 정량원칙에 입각해 본격적인 과학적 실험을 수

행했다.

86쪽

    그러나 무엇보다 중요한 것은 라부아지에가 신비주의 요소가 다분했던 4가지 원소라는 낡은 관념

을 폐기해버리고 화학적 과정을 통해 더 단순한 물질로 분해할 수 없는 성질을 지닌 물질이 원소라는

근대적 관념, 즉 복잡한 물질은 이러한 원소를 결합해 만들어진다는 새로운 관념을 도입했다는 사실

이다. 실제로 라부아지에의 정의는 여전히 건재하다.

체온에서 에너지 보존 법칙으로 149쪽

    그는 열대 지방에서 정맥혈이 붉은 이유가 산소가 덜 소모됐기 때문이라고 추론했다. 옳은 추론이

었다. 외부 세계가 더울 때는 몸이 체온유지를 위해 많은 연로를 태울 필요가 없기 때문이다. 그리고

그는 이것이 태양열, 근 에너지, 연소하는 석탄 도는 다른 모든 형태의 에너지가 상호 교환 가능하다

는 것을 깨달음으로써, 인식의 엄청난 도약을 이뤘다. 열 또는 에너지는 절대로 새로 생겨나지 않으

며 단지 하나의 형태에서 다른 형태로 바뀔 뿐이라는 것을 알아낸 것이다.

빙하기가 있었다는 증거 155쪽

    그의 추론에 따르면 비교적 가까운 과거에 스위스는 알프스 고지대에 있던 소수의 빙하로 덮여

있던 땅이 아니다. 거대한 하나의 빙상으로 더평 있엇고 이 빙상이 알프스 산맥 고지로부터 퍼져나

가 스위스 북서부 전체를 뒤덮게 된것이었다. 이동하던 빙상은 필시 쥐라 산맥에 의해 막혀 뒤쪽에

쌓여 산맥만한 높이에 도달했을 것이다. 그리고 이돠 동일한 종류의 현상이 유럽 전역과 그 너머 지

역에서도 일어났을 것이다. 이것이 바로 대빙하기다.

진화론의 꽃이 피다 185쪽

    다윈은 켄트에 있는 집 근처에서 곤충이 난초에 수분하는 모습을 직접 본 적이 없었음에도 불구

하고, 규칙적으로 꽃을 관찰함으로써 꽃가루가 옮겨지는 시기를 알아낼 수 있었다. 이는 꽃에 곤충

이 날아들었다는 증거였다. 다윈은 종의 기원에서 곤충과 식물이 세대를 거듭하면서 서로에게 적

응하는 현상인 공진화 개념을 도입했고, 꽃과 벌은 동시에 또 차레로 가장 완벽한 방식으로 서로에게

적응하면서 변화된다. 완벽한 방식이란, 개체들이 호헤적이면서도 조금이나마 자신에게 유리한 구조적

차이를 나타내는 방식이다라고 밝혔다. 곤충은 꽃에서 꿀을 더 잘 뽑아낼 수 있는 쪽으로 진화하고

꽃은 곤충이 꿀을 먹을 때 더 효율적으로 꽃가루를 곤충의 몸에 붙이는 쪽으로 진화하는 것이다.

양자역학을 이해하는 사람은 없다 258쪽

    핵심 방정식은 λ = h/p이다. 여기서 λ는 파장, p는 운동량, h는 플랑크 상수라는 극히 작은 값이

다. h의 값이 너무 작아 파동-입자 이중성은 원자나 아원자 등 미시세계의 입자에서만 가능하리라 여겨

졌다. -중략-

260쪽

    그러나 뒤에 남겨진 물리학자들은 아원자 입자들이 전혀 다른 입자와 파동의 성질을 동시에 띨

수 있는지 알아내기 위해 고군분투해야 했다. -중략-

또 한 사람의 노벨상 수상자인 리처드 파인만이 말했던 것처럼 양자역학을 이해하는 사람은 아무도

없기 때문이다.    

    저 역시 알 수 없다고 생각합니다. 

드디어 원자를 쪼개다 270쪽

    소위 원자 쪼개기 실험과 관련된 중요한 사실 한 가지는 이 실험에서 실제로 쪼개지는 것은 원자

자체가 아니라 어니스트 러더퍼드가 처음 발견햇던 원자의 아주 작은 중심부인 핵이라는 점이다.원

자의 성질을 결정하는 것은 핵 속에 들어 있는 양전하를 띤 양성자의 숫자다.

슈뢰딩거의 고양이 285쪽

    에르빈 슈뢰딩거는 공기와 음식과 물을 풍부하게 공급받는 상황에서 폐쇄된 방에 갇힌 고양이 한

마리를 상상해보라고 요청한다. 비록 밀폐된 방안이지만 고양이가 안락하게 지낸느 데 필요한 필수품은

다 갖춰져 있다. 그러나 이 안에는 슈뢰딩거가 악마적 장치라 부른 것도 들어 있다. 방사능 물질의 붕괴

를 모니터하는 장치다. 방사능 물질이 붕괴해 알파 입자가 방출되는 순간 장치가 작동해, 독극물이 있

는 방이 깨지고 고양이는 죽게 된다.

    양자물리학의 세계, 특히 코펜하겐 해석에서 적용되는 확률의 규칙에 따르면 이런 장치를 설치하는

경우 특정 시간이 지나면 붕괴가 일어나 알파 입자가 방출될 확률이 정확히 절반이다. 하지만 아무것도

일어나지 않았을 확률도 똑같이 절반이다. 아무도 이 실험 결과를 들여다보지 않았으므로 코펜하겐 해

석에 따르면 방사능 물길은 중첩상태, 즉 붕괴와 붕괴하지 않은 상태 중간쯤에 있다. -중략-

그에 따라 고양이도 죽거나 살아남거나 둘 중 하나의 상태가 된다.

     이제사 슈뢰딩거의 고양이를 제대로 만났습니다. 역시 독자는 게으르면 안 됩니다.

메이저와 레이저 323쪽

    여기서 핵심은 이 모든 광자들이 보조를 맞춰 정확히 똑같은 파장을 갖게 되기 때문에 절대로 밖으

로 흩어지지 않는다는 것이다. 이것을 결맞음 방출이라 한다. 타운스는 이 과정에 복사 유도방출에 의한

극초단파 증폭 microwave amplication by stimulated emission of radiation이라는 이름을 붙였다. 이것

이 약어인 메이저 MASER가 됐고 결국 보통 명사 메이저가 된 것이다.

325쪽

   그 이후 물과 암모니아와 시안화수소와 메탄올을 비롯해 최소한 12개 정도의 또 다른 메이저 분자가

확인 됐다. 이 분자들이 어떻게 들뜬 상태도 펌핑되고 있는지는 아직 분명하게 밝혀진 바 없다.

없어지지 않은 우주의 소음 343쪽

    4.080㎒에서 안테나 온도 초과 현상의 측정이라는 신중한 제목의 논문에는 이들이 우주 탄생에서

유래된 복사를 찾아냈다는 주장은 담겨있지 않았다. 노벨상 수상 강연에서 윌슨은 다음과 같이 말했

다.

    아노와 저는 배경복사의 기원에 대한 우주론적 논의는 모두 논문에서배제했습니다. 저희는 그런

연구와는 전혀 무관했기 때문입니다. 그뿐 아니라 저희는 저희가 측정한 수치가 우주론과 독립된 것

으로서 더 오래 살아남으리라 생각했습니다. -중략-

    1978년 펜지어스와 윌슨은 우주마이크로파 배경복사를 발견한 공로로 노벨물리학상을 수상했다.

    아이러니지요. 자신이 의도하지 않았던 실험의 결과로 노벨상을 수상하다니 ......

지금의 지구는 왜 빙하기가 아닌가 356쪽

    1976년, 짐 헤이스와 존 임브리 그리고 닉 셰클턴은 사이언스에 논문을 한 편 발표했다. 지구 궤

도의 변화 : 빙하기의 페이스메이커라는 제목의 이 논문은 증거를 모두 모아 간빙기가 북반구의 여

름이 가장 더웠을 때만 발생햇다는 것을 입증했다. 논문이 내린 결론은 지구 궤도의 기하학적 구조가

제4기 빙하기가 지속된 근본 이유라는 것이었다. 밀란코비치 모형이 냉대 받던 한지에서 나와 실험

적 검증을 통해 이론으로 격상된 순간이었다.

    아직도 지구가 기울어지고 공전과 자전을 하기 때문에 많은 기후 변화가 생긴다는 설명을 명확

하게 이해하고 외우고 있지 않음을 고백합니다. 제가 말이지요.

15는 3곱하기 5다 375쪽

    핵심적 돌파구가 열린 것은 2012년이었다. 당시 캘리포니아대학교 산타바버라 캠퍼스UCSB의 한

연구팀은 네 개의 초전도 큐비트가 담긴 고체 상태의 프로세서에 쇼어의 알고리즘을 가동시켰다. 트랜

지스터 수준의 양자컴퓨터라고 할 수 있는 프로세서다. 이 컴퓨터도 15의 소인수를 찾아냈다. 15는 쇼

어의 알고리즘을 적용할 수 있는 가장 작은 숫자다. 그러나 IBM이 개발한 양자컴퓨터와 달리 이 초전도체 시스템의 연산은 칩 형태로 이뤄진, 진정한 의미의 양자컴퓨터 연산이었고, 앞으로 훨씬 더 큰 시스

템으로 규모를 키울 잠재력을 갖고 있다. 쉽지는 않겠지만 UCSB 연구자들 중 하나인 앤드루 크리랜드

의 말대로 양자컴퓨터의 앞길은 창장 하다.

물질에게 질량을 부여하는 입자 378쪽

    이러한 가설을 발표했던 여섯 명 중, 이장이 그 자체로 보손을 보유하고 있음에 틀림없다는 것을

추론하고 그 성질을 예측한 인물은 피터 힉스뿐이었다. 힉스 입자라고 말할 때 그것은 이 보손을 가리

킨다. 당연한 말이지만 힉스 입자들은 자신이 속한 장을 인식할 것이미로 질량이 잇어야 했다. 이러한

입자들은 오늘날에는 돌아다니지 않는다. 에너지를 버리고 방사능 붕괴 같은 과정을 통해 붕괴됐기

때문이다. 그러나 순수한 에너지를 사용하면 힉스 입자를 만들 수 있다.

아인슈타인의 유명한 방정식 E=mc2에 부합하는 강력한 기계만 있다면 말이다.

    유쾌한 과학서적을 만났습니다. 우연히 그리고 단어나 일정한 개념을 알지만 정확히 제대로 알

지 못했던 실험과 시사상식에 대해 재미나고 머리에 쏙 들어오는 설명을 들을 수 있었습니다. 나름

즐겁고 행복했네요.

이 리뷰는 운 좋게 서평단에 선정되어

예문 아카이브로부터 증정받은 책을 읽고 작성하였습니다.

＜세상을 바꾼 위대한 과학실험 100＞의 내용은 모두 100가지 +1로 되어 있다. 널리 알려진 실험들이 많고 몇몇 개는 널리 알려지지 않았지만 과학발전에 상당히 큰 영향을 미치는 실험들도 포함되어 있다. 저자는 서문에서 ‘실험과 일치하지 않는 법칙은 틀린 것이다’라는 말이 과학의 본질을 가장 집약적으로 보여준다고 말하고 있다. 우리가 배운 일반상식과 달리, 과학은 아주 드문 경우를 제외하고는 혁명적으로 진보하지 않는다. 과학은 기존에 발전한 것 위에 새로운 것을 쌓아나가는 점증적인 성격을 갖고 있다. 아인슈타인의 이론은 뉴턴의 이론을 대체한 것이 아니라 그 위에 축적된 것이라고 과학의 발전에 대해 언급한다. 또한 추론과 가설은 ‘증명(실험)을 통해 권위’를 얻는다. 그리고 무엇보다 중요한 명제, ‘실험과 일치하지 않는 법칙’은 틀린 것이라고 단호하게 말한다.

“빛이 무지개 색으로 이루어져 있다는 통찰은 빛의 성질에 대한 뉴턴의 수많은 통찰 중 하나에 불과 했다. 뉴턴의 수많은 통찰은 그가 왕립학회장이 되고 1년 후인 1704년에 출간된 ＜광학＞이라는 위대한 저서에 집약돼 있다. 그는 이 책에 과학적 방법론에 대한 견해를 요약해 놓았다. ‘분석이란 실험과 관찰을 시행하고, 귀납법을 통해 일반적 결론을 이끌어내는 것이며, 실험이나 다른 확실한 진리가 아닌 그 어떤 이의도 받아들이지 않는 것이다.’(p.58)”

아이작 뉴턴 하면 떠오르는 것이 중력이라는 단어지만 빛의 성질에 대한 연구업적도 뛰어나다는 것을 알 수 있다. 허셜은 적외선이 태양만이 아니라 다른 곳에서도 온다는 것 또한 보여줬다. 불이나 뜨거운 라디에이터에서 느끼는 열 또한 적외선이다. 이후의 연구들은 자주색 너머에도 열 효과가 아닌 복사에너지(자외선)가 있다는 것을 보여줬다.

“찰스 다윈은 진화의 작동방식을 설명한 ‘자연선택설’로 널리 알려진 과학자다. 그러나 다윈은 진화에 관심을 기울이기 전부터 이미 지질학자였고, 그 유명한 비글호 항해 동안 남미에서 관찰했던 지질학 관련 지식을 알린 업적으로 과학계에서 명망을 얻고 있었다. 그가 관찰한 것 중 가장 극적인 것은 중요한 지진을 겪은 체험이었고, 그는 이를 관찰함으로써 안데스산맥과 다른 산맥의 기원에 대한 합당한 설명을 도출해냈다.(p.145)”

지구의 지각이 움직이는 원리를 설명하는 ‘얇은 얼음판에서 스케이트를 타는 것’에 대한 비유를 통해 다윈은 외견상 단단해 보이는 지각 아래 무엇이 놓여 있는가에 관해 고민했고 놀라울 만큼 세련된 결론에 도달했다. “개연성이 아주 놓은 가설은, 지하에 용암 호수가 펼쳐져 있다는 것이다 ….”라고 말한 그의 통찰력은 대단하다.

과학과 아무 관련도 없는 나는 특이하게도 과학책을 아주 좋아한다.
좋아한다는 것이지 정말 열심히 읽는 것도 아니다.
"일반인을 위한 개론서"라는 이름이 붙은
장정이 아주 훌륭한 외국 유수 과학자의 책을
"좋은 엄마"인 척 하며 사다 나르기 15년.
어릴 때 꿈이 과학자라던 두 아들은 과학시험에 진저리를 치는 
그저 평범한 중학생이 되었다.
만화 덕분에 봤던 어린이 과학동아에 이어
엄마에게 등떠밀려 정기구독을 했던 월간 과학동아를 이번해로 더 이상 보지 않기로 했단다.
하긴, 표지만 읽기엔 좀 미안했을꺼다.
아.. 이렇게 또 두 명의 예비과학자(?)는 다른 길로 떠나가게 되는건가.

어쨌든 두꺼운 과학책을 사서 틈틈히 읽고 쌓아두는 나의 취미는
상당히 우아해보이지만 실속이 없는 편이었다.
아들을 위해 구매한다는 핑계는.. 이제 더 이상 통하지 않을 것 같은데..
그래도 포기할 수 없닷!

이번에 만난 책도 아주 예쁜 하드커버 장정을 자랑하는 과학책이다.
난 왜 이런 책이 좋을까.
제목도 멋지지 않은가. 세상을 바꾼 위대한 과학실험 100.
어쩐지 아이들이 읽는 과학만화같은 제목이기도 하지만.
이 책을 슬쩍만 봐도 알 것이다.
다른 제목을 붙일 수가 없다는 것을.

세상을 바꾼 위대한 과학실험 100(History of Science in 100 Experiments)

권위에 도전하고 편견을 극복해 쌓아올린 거대한 도약!
뛰어난 과학자들은 어떤 발견에 대해 그대로 받아들이지 않고
이를 검증하기 위한 실험을 수행했다.
리처드 파인만 역시 과학에서 실험의 중요성을 역설했다.
이 책에 담긴 100개의 실험을 실행한 수백 명의 과학자들에 대한 이야기를 통해
과학의 역사와 흐름, 몇몇 과학자들의 도전이 이뤄낸 성과를 알게 될 것이다.

존 그리빈
영국의 과학 작가이자 천문학자.
케임브리지대학교에서 천체물리학 박사 학위를 받았다.
＜네이처＞가 꼽은 '최고의 과학 작가', ＜스펙테이터＞가 뽑은 '가장 유명한 과학 작가' 중 한 명이다.
저서로 ≪슈뢰딩거의 고양이를 찾아서≫, ≪우주 진화의 수수께끼≫, ≪빙하기≫ 등 100여 권이 있다.

메리 그리빈
영국의 과학 작가이자 교사.
서섹스대학교 객원연구원. 저서로 존 그리빈과 공저한 ≪나는 물리학을 가지고 놀았다≫ 등이 있고
≪영과 무한 사이 거침없는 숫자 이야기≫ 등이 있다.

진짜 읽기 힘든 책이다.

설명은 틀린 말이 없지만 맥락 없이 횡설수설이고,

설명을 위한 그림은 거의 없다시피 하다.

예를 들어 만원경 도면이나 내부 절단 그림을 보여줘야할 타이밍에 만원경 제품 사진만 실어 놓는 식이다.

마이컬슨-몰리 실험을 설명하는데 실험 장치 사진만 실어 놓고, 실험 자체를 설명하는 그림은 하나도 없다.

그러면 글이라도 제대로 써야하는데 너무 불친절해서 이미 내용을 아는 상태가 아니면 이해할 수가 없다.

내용이 깊어서가 아니라 두서가 없어서 어렵다.

이미 아는 내용을 보는데도 짜증이 난다.

이 책 잘 읽었다고 하는 분들은 아마 세상에 이해 못할 책이 없을 것이다.