모든 물질은 ‘원자’로 이루어져 있어. 의자로 변신한 나무, 그 나무를 구성하는 많은 세포들, 그것을 이루는 세포막과 엽록체, 핵 그리고 그것을 이루는 가장 작은 기본 단위, 그게 바로 원자야.
원자는 쪼갤 수 없는 걸까? 엄밀히 말하면 원자는 ‘양성자, 중성자, 전자’로 구성되고 양성자와 중성자는
‘쿼크’로 이루어져 있어. 하나씩 자세히 살펴볼까? ‘원자핵’은 양성자와 중성자들의 조합으로 이루어졌고, ‘전자’는 이 원자핵을 중심으로 빙글빙글 돌면서 전자구름을 형성하고 있어.
--- pp.22~23

공유 결합 물질은 그 질량이 작은 물질과 높은 물질에 따라 조금 달라. 질량이 작은 공유 결합 물질은 상온에서 고체, 액체, 기체 상태로 다양하고, 용융점이 200도 이하이며, 대체로 물에 잘 녹지 않아. 전기 전도성과 열 전도성도 없는 것이 많지. 질량이 큰 공유 결합 물질은 고체이고, 용융점이 매우 높으며, 물에 잘 녹지 않고 전기 전도성은 없는 편이야. 공유 결합 물질이 전기 전도성이 없는 이유는 이온 결합 화합물과 마찬가지로 존재하는 형태 때문이야. 대표적인 공유 결합 물질인 설탕을 예로 들면 설탕은 물에 녹이더라도 이온화가 되지 않고 중성인 분자 상태로 존재해. 따라서 설탕 수용액에 전원을 연결하더라도 설탕 분자들이 어느 쪽으로도 이동하지 않아서 전류가 흐르지 않지. 반면 다이아몬드나 석영처럼 열 전도성이 있는 물질도 있어.
--- pp.50~51

화학반응은 우리 몸속에서도 ‘물질 대사’라는 방식으로 일어나고 있어. 물질 대사란 생명체 내에서 물질이 분해되거나 합성되는 모든 화학반응을 뜻해. 물질 대사는 동화 작용과 이화 작용으로 나눌 수 있어. 동화 작용은 작은 분자가 큰 분자가 되는 합성 반응을 말해. 광합성이나 단백질을 합성하는 반응이지. 반대로 이화 작용은 큰 분자에서 작은 분자가 되는 분해 반응이야. 세포 호흡과 소화 등이 이화 작용이지. 동화 작용이나 이화 작용을 할 때 열에너지가 흡수되거나 방출되는 이유는 반응물과 생성물이 갖고 있는 에너지 때문이야.
--- p.89

에너지는 지구와 생명체가 존재하는 자연을 조용히 움직이고 있어. 태양에너지를 예로 들어 볼게. 태양에너지가 일으키는 현상에는 어떤 것들이 있을까? 태양에너지는 식물이 광합성을 하도록 도와주고 기온을 높여서 물이 얼지 않게 해 주고 있어. 그래서 생명체가 살기 위해 필요한 물을 적당한 상태로 유지해 주지. 또 태양을 이용해 전기에너지를 만들어 사용할 수도 있어. 지구에서 일어나는 많은 자연현상은 에너지의 흐름에 따라 나타나고 있는데, 대표적으로 태풍은 따뜻한 바다에서 해수가 증발하면서 발생하는 기상 현상이야.
--- p.108

지구의 내부는 지각, 맨틀, 외핵, 내핵의 4개 층으로 이루어져 있다고 생각해 왔어. 그런데 기술이 지금보다 발전해서 더 자세한 탐사가 가능해지면 또 다른 층이 발견될 수도 있어. 이처럼 지금까지의 탐구나 연구로 확실하다고 믿었던 이론이 다양한 증거가 발견되면서 바뀌는 일이 과학 분야에서는 무수히 많이 일어났었어. 앞으로도 그런 일이 벌어질 수 있다는 거지. 그래서 과학을 공부할 때는 항상 의심하는 자세로 받아들여야 해. 그런 면에서 과학은 완벽한 학문이라고 볼 수 없다는 거야.
--- p.149

별은 질량에 따라 진화하는 과정이 달라. 태양 정도의 질량을 가진 별은 어떻게 진화하는지 한번 알아볼까? 온도가 낮고 밀도가 높은 성운은 수축 과정을 거치면서 질량이 작은 원시별로 진화하고, 수소 핵융합
반응을 통해 주계열성 상태가 돼. 그러면 수소가 다 사라질 때까지 별의 일생 90%를 보내지. 그러다가 수소가 다 없어지면 적색거성이 되는 거야. 적색거성이 되면 헬륨 핵의 수축 반응이 주로 일어나고, 탄소 또는 산소가 생성되지. 중심부가 아닌 바깥쪽에서 계속 수소 핵융합반응이 일어나다 보니까 점점 팽창하게 돼. 그래서 중심부에 비해 바깥쪽 온도가 상대적으로 낮아지면서 중심과 바깥이 구분되는 행성상성운이 되는 거야. 행성상성운은 곧 백색왜성으로 진화해. 백색왜성은 중심부에 생성되었던 탄소가 핵융합과 수축을 거치면서 동시에 발생하는 에너지와 평형을 이룬 상태라고 볼 수 있어.
--- pp.171~172

사람을 구성하는 원소는 산소, 탄소, 수소, 질소가 약 96%를 차지해. 이 중 70%가 물로 존재하고 나머지 30%는 유전자와 영양소를 만드는 데 사용되고 있어. 사람은 음식을 먹어서 영양소를 얻잖아. 유전자는 DNA나 RNA와 같은 것들을 포함하고 있어. 탄수화물, 단백질, 지방의 3대 영양소 중 탄수화물과 지방은 기본적으로 탄소와 수소, 산소가 결합해서 만들어지는 화합물이고, 단백질은 탄소, 수소, 산소에 질소까지 포함해서 만들어지지. 단백질을 구성하는 기본 단위를 아미노산이라고 하는데, 이 아미노산의 종류에 따라 황이나 인 원소를 포함할 수도 있어.
--- p.210~211

과학 윤리란 과학 연구나 활동을 수행할 때 지켜야 하는 원칙이나 규범을 뜻해. 과학뿐만 아니라 모든 연구를 할 때는 반드시 윤리적인 판단과 접근이 필요하단다. 과학 연구는 인류의 발전과 행복을 위해 이루
어지지만 때로 그 결과가 부정적인 방식이나 비윤리적인 곳에 사용되는 경우도 있기 때문이야. 인공지능 연구가 시작될 때를 떠올려 봐. 많은 사람들이 인공지능 때문에 일자리가 줄어들거나 윤리적으로 문제가 생길까 봐 굉장히 불안해했잖아. 과학 연구를 통해 만들어진 핵이 무기로 만들어지면서 여러 문제를 일으키는 것처럼 말이야. 따라서 과학을 연구할 때 지켜야 할 윤리는 과학자뿐만 아니라 과학에 관심 있는 사람들 모두가 알아야 해. 그래야 과학과 관련된 위기나 윤리적인 문제가 생길 때 똑똑하게 나서서 해결할 수 있겠지.