어느 날 플레밍은 황색포도상구균을 배양한 페트리 접시에 푸른곰팡이가 들어간 것을 발견했어요. 이 페트리 접시를 관찰해보니 푸른곰팡이 주변에만 황색포도상구균이 제대로 자라지 않았습니다. 이로써 플레밍은 푸른곰팡이가 황색포도상구균의 성장을 억제하는 물질을 만들어낸다는 사실을 알아냈지요.
이 물질에 주목한 플레밍은 푸른곰팡이를 배양한 액체에서 균을 죽이는 물질을 발견했습니다. 그리고 이 물질에 페니실린이라는 이름을 붙였습니다. 세계 최초의 항생물질은 세균에서 탄생한 셈이지요. 시간이 흘러 페니실린이 디프테리아와 장내구균 감염증처럼 세균이 퍼뜨리는 감염증을 치료하는 데 굉장히 효과적이라는 사실이 밝혀졌습니다. 하지만 페니실린 성분만 따로 추출하기가 매우 까다로웠던 탓에, 이 세기의 발견도 사람들의 주목을 받지 못한 채 시간이 흘렀답니다.
--- p.30~31

액설과 벅의 연구팀은 냄새의 정보를 전달하는 후각 상피에 주목했습니다. 이 세포를 만드는 유전자에서 후각 수용체에 관여하는 유전자를 밝혀냈지요. 이후 인간에게는 이 유전자가 910개, 수용체는 약 500종이 있다는 사실이 확인되었습니다. 여러 종류의 센서를 통해 냄새 분자의 크기와 형태를 파악하여 다양한 냄새를 분류했던 것이지요.
게다가 센서가 감지한 냄새를 뇌가 인식하는 원리도 밝혀냈습니다. 냄새 분자가 후각 수용체에 결합하면 냄새 분자의 종류에 반응한 후각 수용체가 변형되어 뇌에 전기 신호를 보냅니다. 뇌에 전기 신호를 보내는 신경 세포는 수용체의 종류가 다르므로 뇌는 자극을 전달한 신경 세포에 따라 어느 수용체가 반응했는지, 즉 어떤 냄새를 맡았는지 알 수 있습니다.
--- p.45~46

유리관을 비활성 기체로 채우고 유리관 안에 있는 금속판에 전기가 흐르게 하면 전자가 금속판 사이를 이동합니다. 이 전자의 흐름이 음극선입니다. 뢴트겐은 실험 도중 음극선을 그리는 장치를 마분지로 씌워 음극선은 물론 장치에서 새어 나오는 빛까지 차단했습니다. 그때 우연히 가까이 있던 사진 건판이 형광을 내뿜는 것을 보았습니다.
그래서 뢴트겐은 종이를 지나 감광판에 도달한 빛이 있으리라고 예상했습니다. 덮개의 종류를 바꾸어 실험한 결과, 이 빛은 온갖 물체를 투과하며 이를 이용하면 물체의 내부가 비치는 사진을 찍을 수 있다는 사실을 알았습니다. 뢴트겐은 형광을 내뿜는 현상을 이 ‘미지의 광선’이 작용한 결과로 보고, 광선에 ‘X선’이라는 이름을 붙였습니다.
--- p.62~63

베크렐은 물리학자였던 아버지 알렉상드르 에드몽 베크렐Alexandre-Edmond Becquerel에게서 우라늄염(순수 우라늄 광석을 건조·여과하는 과정에서 생기는 농축물 ― 옮긴이 주)이라는 광석을 물려받았습니다. 우라늄염은 햇빛을 받으면 인광이라는 희푸른 빛을 내뿜는데요. 베크렐은 이 광석을 종이에 감싸 사진 건판 위에 올린 다음 빛
을 차단하면 어떻게 될지 시험했습니다.
실험 조건은 다음과 같았습니다. 하나는 광석을 감싼 종이를 햇빛이 잘 드는 곳에 두고, 다른 하나는 햇빛이 닿지 않는 서랍 안에 두었습니다. 그 결과 두 조건에서 모두 사진 건판이 반응했습니다. 그러니까 우라늄염에서는 햇빛에 반응해서 인광을 내뿜지 않을 때도 사진 건판을 반응시키는 무언가가 뿜어져 나온다는 말이지요. 이 ‘무언가’의 정체는 방사선이었습니다.
--- p.67~68

1967년, 마나베는 높이에 따른 기온을 재현하는 데 성공했습니다.
전 지구적으로 일어나는 운동인 대기 대순환은 물론 육지와 바다의 분포를 고려한 이 모델에서는 기온에 따라 남북극의 눈과 얼음이 늘었다가 줄어들기도 했습니다. 이산화탄소의 농도가 달라졌을 때의 기온 변화를 계산한 결과, 이산화탄소 농도가 당시 평균 농도의 두 배가 되면 평균 기온은 섭씨 2.93도, 위도가 높은 지역에서는 기온이 큰 폭으로 상승하리라고 예측할 수 있었지요.
그로부터 10년 뒤 하셀만은 인간 활동의 자취(지문)가 지구의 기후에 미치는 영향을 확인하는 방법을 개발했습니다. 최적 지문법은 인간 활동과 다른 요소를 결합한 모델로, 이것으로 기온 변화를 계산하면 실제로 관측된 수치와 거의 일치했습니다.
--- p.102~103

노벨상은 여러 부문에 걸쳐 시상합니다. 일반적으로 생리학·의학상, 물리학상, 화학상, 경제학상, 평화상, 문학상의 여섯 부문이 있지요. 의학, 물리학, 화학처럼 자연과학 분야에 상을 준다면 수학상도 있지 않을까 하는 의문이 들지만 사실 노벨 수학상은 없습니다.
대신 수학계에는 필즈상Fields medal이라는 상이 있습니다. 수학계의 노벨상으로 불리는 필즈상은 수학에서 뛰어난 활약을 보인 사람에게 주어지지요. 창설자인 캐나다의 수학자 존 찰스 필즈John Charles Fields(1863~1932)의 이름을 딴 상이랍니다. 필즈상 시상식은 4년에 한 번 열리는데, 다음 시상식이 손꼽아 기다려지네요.
--- p.105

1991년, 노벨상이 발표되기 약 1개월 전에 이그노벨상이라는 상이 창설되었습니다. 노벨상의 패러디로 만들어진 상으로, 사람들에게 웃음을 주고 생각할 거리를 준 연구에 수여되지요.
노벨상과는 대조적으로 수상 분야가 그때그때 추가되고, 수상식에는 종이비행기가 날아다니며, 10조 짐바브웨 달러를 상금으로 받지요. 얼핏 봐선 엄청나게 큰 금액 같지만 원화로는 겨우 4,000원밖에 되지 않는답니다. 2021년에는 수상식이 온라인으로 개최되었고, 트로피도 실물이 아니라 트로피 종이 모형의 설계도를 PDF 파일로 수여했습니다. 상이란 무엇인지, 연구란 무엇인지에 대해 유머러스하게 질문을 던지는 상이 아닐까 합니다.
--- p.183

노벨상 수상을 알릴 때는 노벨 재단에서 수상자에게 전화를 겁니다. 전화를 받은 과학자들은 카페에서 논문을 쓰고 있었다든지, 집에 있었다든지, 비행기에 타기 직전이었다든지, 공동 수상자와 술을 마시고 있었다든지 등 제각각이지요.
2013년에는 힉스 입자를 관측한 업적으로 노벨상을 받게 된 피터 힉스Peter Higgs(1929~)가 전화를 받지 않는 바람에 재단 측이 난감해했다고 합니다. 힉스는 미디어를 피하고 싶어서 외출할 때 휴대전화를 들고 가지 않았다고 해요. 전 세계의 이목이 집중되는 상인만큼 마음 편히 지낼 수 있는 환경에 있고 싶었던 것 아닐까요.
--- p.154

당연한 말이지만 우리는 공기에 둘러싸여 살고 있습니다. 공기는 거의 눈에 보이지 않습니다. 만약 공기에 대해 아무것도 몰랐다면 대기에 포함된 산소나 이산화탄소를 발견하기는 어려웠겠지요.
1756년, 공기와 화학적 성질이 다른 기체를 발견한 조지프 블랙은 이를 ‘고정 공기’라고 불렀습니다. 고정 공기는 현재 이산화탄소라는 이름으로 더 유명하지요.
이를 발견한 계기는 화학 반응 실험이었습니다. 블랙은 탄산마그네슘(MgCO3)을 가열했을 때, 무게와 성질이 변화하는 현상을 발견했습니다. 그는 어떤 기체가 들어왔다 나갔다 하는 것이 원인이라는 가설을 세우고, 그 기체가 공기와 다른 성질을 가졌다는
사실을 실험으로 확인했습니다.
이산화탄소에 이어서 수소와 산소, 질소도 발견되었습니다. 새로운 기체가 연이어 발견되기 시작한 발단이 된 연구 성과라고 할 수 있겠네요.
--- p.162~164

1665년 영국의 과학자 로버트 훅Robert Hooke(1635~1703)은 세포를 발견했습니다. 훅은 자신이 직접 만든 현미경으로 코르크를 관찰하다 코르크가 작은 방으로 나뉘어 있다는 사실을 알게 되었지요. 그리고 이 방의 이름을 ‘작은 방’을 뜻하는 그리스어 ‘cella’에서 따와 세포cell라고 지었습니다. 훅의 발견으로부터 200년 뒤, 마티아스 슐라이덴과 암브로제 슈반은 모든 생물이 세포로 이루어져 있다는 세포설을 주장했습니다. 슐라이덴은 원래 변호사였다가 우여곡절 끝에 자연과학을 연구하는 과학자가 된 인물입니다. 현미경으로 식물을 관찰하고서 식물이 세포로 이루어져 있다고 주장했지요. 이듬해에는 생리학자인 슈반이 슐라이덴의 주장을 확대해 ‘모든 생물이 세포로 이루어져 있다’라고 세포설을 완성했습니다. 두 사람이 증명한 학설은 생물학과 의학처럼 생명을 다루는 과학의 기초가 되었고, 연구와 의료에 빠뜨릴 수 없는 이론이 되었습니다.
--- p.171~173

사람의 몸은 약 60퍼센트가 물로 이루어져 있습니다. 우리가 살아가는 데 식수는 빼놓을 수 없는 중요한 요소지요. 지구는 물의 행성이며 표면의 70퍼센트를 바다가 에워싸고 있지만, 바닷물을 그대로 마시면 몸의 염분 농도가 높아져 쓰러지고 맙니다. 우리에게 필요한 물은 염분이 없는 민물, 즉 담수입니다.
바닷물에서 담수를 만드는 방법에 관한 연구는 1950년대부터 진행되어, 사막이 많은 중동 지역과 미국, 중국 등 각국에서 실용화되었습니다. 바닷물을 가열하여 수분만을 증발시키는 방법, 삼투막으로 염분을 여과하는 방법 등 다양한 방법이 있습니다.
하지만 거대한 장치를 만드는 비용이나 담수화에 들어가는 시간이 문제였기에 간편한 방법이 필요했습니다. 빠르고 간편하게 바닷물을 담수화하는 기술이 개발된다면 미래에는 누구든지 바로바로 담수를 만들어 식수를 마실 수 있을지도 모릅니다.
--- p.189~191

멀게만 느껴지던 우주는 점점 우리에게 가까이 다가오고 있습니다. 1990년 일본 최초로 아키야마 도요히로 기자가 우주를 다녀왔고, 2021년에는 민간 우주여행이 실현되었습니다. 우주로 갈 때는 주로 로켓 또는 우주 왕복선을 이용합니다. 1960년대에는 우주 엘리베이터가 구상되었습니다. 총길이 수만 킬로미터의 케이블을 따라 우주를 이동한다는 아이디어입니다.
우주 엘리베이터를 실제로 구현하려면 건설 및 운용 시 절대로 케이블이 끊어지지 않아야 합니다. 1991년에 개발된 탄소 나노 튜브가 강하고 가벼운 소재로 주목받았지만, 실제로는 훨씬 강도 높은 소재가 필요합니다.
만약 우주 엘리베이터가 실현된다면 지금까지의 어떤 운송 수단보다도 낮은 가격에 물자를 옮길 수 있다고 합니다. 엘리베이터를 타고 누구든 부담 없이 우주로 갈 수 있게 될지도 모르지요.