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추천의 말
저자 노트: 이 책을 읽는 법 프롤로그: 공학 강의실에서 시작된 이야기 1장 사랑은 에너지다: 열역학 제1법칙과 사랑의 본질 2장 사랑에도 방향이 있다: 열역학 제2법칙과 비가역성 3장 사랑할수록 복잡해지는 이유: 엔트로피와 무질서의 과학 4장 열정과 행동의 과학: 열전달, 일, 방향 5장 사랑의 삼각관계: 이상기체 이론과 압력, 부피, 온도 6장 사랑에도 효율이 있다: 카르노효율, 노아의 방주 그리고 지구의 열역학 7장 아직 엑서지가 있는가: 소멸상태에서 다시 타오르는 법 8장 인연은 멈추지 않는다: 평형상태와 정상상태 9장 세상을 데우는 에너지: 열역학을 지구라는 시스템에 적용하면 에필로그: 복잡계 속의 우리 그리고 열역학이 남긴 것들 |
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·교수: 열역학 제1법칙에 근거하여 사랑을 설명해 봐.
학생들: …. 교수: 사랑은 에너지(E)다! 에너지는 열정(Q: Heat)과 행동(W: Work)의 상호작용에 의해 만들어진다. 즉, E = Q - W! 학생들: 오오! 교수: (으이구, 놀라기는.) 사랑에 대한 열정과 행동은 상호 보완적이야. 전문용어로 말하자면 기브 앤드 테이크(Give and Take)! 그 순간이었다. 공대생들의 뇌 어딘가에서 딸깍하는 소리가 났다. 물론 실제로 소리가 나진 않았다. 하지만 분명히 무언가가 연결되었다. ‘사랑’이라는, 측정도 정의도 불가능하다고 여겼던 개념이 갑자기 칠판 위 방정식과 같은 언어로 표현된 것이다. 열역학의 언어는 감정을 잡아채기엔 너무 딱딱하다고 생각했다. 그런데 그렇지 않았다. 이 한마디가 이 책의 씨앗이 되었다. 그리고 어쩌면 당신이 지금 이 책을 읽고 있는 이유이기도 할 것이다. ---p.27 ·전도는 직접 맞닿아 전달하는 것이다. 눈을 보고 손을 잡고 “나 너 좋아해”라고 직접 말하는 것. 가장 정확하고 왜곡이 없다. 하지만 엄청난 용기가 필요하다. 대류는 중간 매체, 즉 친구를 통해 전달하는 것이다. 전달은 되지만 왜곡이 생긴다. 친구의 열전도율(Thermal Conductivity)에 따라 결과가 달라진다. 전도율이 낮은 친구, 이른바 ‘단열재형 친구’에게 맡기면 아무것도 전달되지 않는다. 복사는 중간 매체 없이 공간을 가로질러 전달되는 것이다. 눈빛으로, 표정으로, 존재감으로. 태양이 1억 5,000만 킬로미터를 가로질러 지구를 데우듯. 이것이 가장 효율적이다. 배달 사고가 없다. 교수의 조언: 사랑은 복사로 전달해라. 돌직구가 최고다. 스킨십이든 친구든 중간 매체를 통하다 잘못 전달되는 것보다 직접 감정을 표현하는 것이 훨씬 낫다. 용기 있게. ---pp.38~39 ·왜 커피는 식는가? 단순하다. 커피(50℃)와 주변 공기(25℃) 사이에 온도 차가 있기 때문이다. 열은 뜨거운 곳에서 차가운 곳으로 자발적으로 흐른다. 이 흐름은 두 시스템의 온도가 같아질 때까지 계속된다. 같아지면? 흐름이 멈춘다. 평형이다. 사랑에서 커피는 당신이다. 주변 공기는 세상이고, 무관심이고, 시간이다. 당신이 50℃로 뜨거워져 있을 때 상대방이 차갑다면 당신의 열은 상대방에게로 흘러간다. 그리고 시간이 지나면 당신의 온도는 낮아진다. 그것은 배신이 아니다. 열역학이다. ---p.62 ·“열역학적으로 이해가 안 되면 운명”이라는 말은 체념이 아니다. 비가역적 과정을 받아들이고 새로운 에너지를 투입할 방향을 찾는 것이다. 이미 일어난 일에 에너지를 쏟지 말고, 지금 이 순간에 에너지를 투입해라. 그것이 열역학적으로 가장 효율적인 선택이다. 실수는 자발적 과정이다. 비가역적이다. 없던 일로 만들려는 시도에 에너지를 낭비하지 마라. 그 에너지를 지금 이 순간에 투입해라. 새로운 상태를 만드는 것이 훨씬 효율적이다. ---p.81 ·역설적이게도, 엔트로피 증가 없이는 창조도 없다. 우주에서 별이 탄생하는 것도, 생명이 진화하는 것도 모두 엔트로피 증가를 수반한다. 사랑에서도 마찬가지다. 두 사람이 함께하면서 각자의 삶이 섞인다. 취향이 섞이고, 습관이 섞이고, 세계관이 충돌하고 합쳐진다. 이것이 엔트로피 증가다. 복잡해지는 것. 그런데 그 복잡함 속에서 새로운 ‘우리’라는 시스템이 탄생한다. 2개의 질서 정연한 개인 시스템이 합쳐지면서 일시적으로 엔트로피가 폭발적으로 증가한다. 그 혼돈 속에서 새로운 질서가 형성되고, 더 복잡하지만 더 풍요로운 관계라는 시스템이 된다. 화학반응에서 두 물질이 결합할 때 새로운 물질이 탄생하는 것과 같은 원리다. 사랑도 그런 화학반응이다. 사랑은 삶을 복잡하게 만든다. 하지만 그 복잡함이 바로 살아 있다는 증거다. dS 〉 0, 우리는 살아 있는 한 엔트로피를 쌓아간다. ---pp.99~100 ·교수는 첫사랑과 페이스북 친구를 하지 않을 거라며 “그때 그 아름다웠던 추억만 간직하련다”라고 말했다. 이 선택은 감정적 회피가 아니다. 열역학적으로 보면, 과거 상태의 엑서지(유용한 에너지 잠재력)를 불필요한 비가역과정으로 소모하지 않고 그 상태 그대로 보존하는 행위다. 되돌릴 수 없는 과정을 억지로 되돌리려 할 때 시스템은 더 많은 엔트로피를 생성한다. 비가역성을 받아들이는 순간 불필요한 에너지손실을 막을 수 있다. ---p.126 ·엔트로피는 증가한다. 우리는 인연을 만들지 않고는 살아갈 수 없는 숙명을 타고난 것이다. dS 〉 0. 살아 있는 한 엔트로피는 증가한다. 인연을 맺는 것이 자발적 과정이라는 뜻이다. 우리는 자연스럽게 연결되고, 자연스럽게 복잡해지고, 그 복잡함 속에서 살아간다. ---pp.168~169 ·가장 중요한 것. 스스로를 태울 열정이 있는 한 당신은 아직 살아 있는 열역학 시스템이다. 엑서지가 남아 있는 한 당신은 세상에 에너지를 줄 수 있다. 사랑할 수 있다. 무언가를 만들 수 있다. ---pp.221~222 ·E = Q - W 이 방정식으로 시작한 책이 이 방정식으로 끝난다. 에너지는 열정으로 채워지고 행동으로 발현된다. 그리고 그 에너지는 사라지지 않는다. 형태가 변할 뿐이다. 기억으로, 성장으로, 인연으로 그리고 세상의 온기로. 아무것도 하지 않는 것은 변화를 멈추는 것이 아니다. 엔트로피 증가를 그대로 받아들이는 것이다. 에너지는 흐른다. 그리고 그 흐름이 세상을 바꾼다. ---p.264 |
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사랑(E) = 열정(Q) - 행동(W)
단순하다! 아름답다! 그리고 놀랍도록 정확하다! “사랑이 무엇이냐?” 이 질문으로 매 학기를 시작하는 열역학 강의가 있다. 열역학 강의에서 사랑이라니, 뜬금없다. 곧바로 이어지는 질문. “열역학 제1법칙으로 설명해 봐.” 이 강의를 맡고 있는 저자는 불명확한 사랑이란 개념을 방정식의 뼈대로 풀이해 보라고 한다. 열역학은 다른 물리 이론과 다르다. 유체역학은 유체에만, 고체역학은 고체에만, 양자역학은 미시 세계에만 적용된다. 하지만 열역학은 단 두 가지 법칙으로 세상의 모든 자연현상을 설명한다. 심지어 사랑까지 말이다. 그래서 아인슈타인이 열역학을 두고 “결코 무너지지 않을 유일한 물리 이론”이라고 한 것이다. 이런 열역학을 활용해 저자는 ‘사랑(E)=열정(Q)-행동(W)’이라는 공식을 내놓는다. 사랑은 열정을 품고 행동으로 표현할 때 완성된다. 이 책은 이 공식을 모든 사람에게 차근차근 설명하고 이해시키기 위한 결과물이다. 그런데 공식을 찬찬히 들여다보면 자연스레 의구심이 생긴다. 열정에서 행동을 빼야 사랑이 나온다니? 열정도 좋은 것이고 행동도 좋은 것인데 두 가지를 더해야 더 큰 사랑이 되는 것 아닌가? 이것이 열역학 제1법칙의 묘미이자 사랑의 핵심이다. 열정이 채워지면 사랑의 에너지가 커지고, 행동을 하면 그 에너지가 밖으로 나간다. 사랑이란, 열정으로 채워진 에너지 가운데 행동으로 발산하고 남은 것이다. 이것이 열정과 행동의 균형이다. 만약 행동이 없으면? 행동 없는 열정은 사랑으로 발전하지 못하고 열정에 그친다. 이 책은 열역학 교과서가 아니다. 열역학을 모르면 읽을 수 없는 내용도 아니다. 걱정하지 마라. 이 책을 읽기 위해 필요한 수학은 중학교 수준으로 충분하다. 분수와 빼기를 할 줄 안다면 이미 충분한 자격을 갖췄다. 이 책에는 강의실에서 실제로 오고 간 대화들이 담겨 있다. 사랑 때문에 엔트로피 질문을 던진 에단, 여자 친구에게 100을 주고 30을 받은 매튜, 카르노사이클과 사랑의 연관성을 집요하게 물어본 슬론. 이 공대생들과 저자 사이에 오간 대화들은 칠판의 수식보다 훨씬 솔직하고, 어떤 연애 조언보다 과학적으로 견고하다. 열정과 행동, 방향과 타이밍 사랑의 역학 관계에 대한 가장 뜨거운 과학 강의 “사랑해라, 지금 이 순간!” 이 책은 9개의 장으로 구성되어 있으며, 모두 ‘사랑(E)=열정(Q)-행동(W)’ 공식의 변주다. 1장 「사랑은 에너지다」는 이 책의 심장부다. 에너지는 사라지지 않고 형태를 바꾼다. 사랑을 시작할 때의 설렘은 연애를 하면서 익숙함으로 바뀐다. 전 연인이 아직 마음 한편을 차지하고 있다면 열역학 제1법칙인 에너지보존법칙의 증거라고 생각하면 된다. 그리고 사랑이란 결과는 상태함수이지만 열정과 행동은 경로함수다. 경로에 따라 전혀 다른 상태가 되니, 방향과 타이밍이 중요할 수밖에 없다. 2장 「사랑에도 방향이 있다」는 열역학 제2법칙을 통해 사랑이 식을 수밖에 없는 이유를 설명한다. 모든 자발적 과정은 한 방향으로만 흐르며 되돌릴 수 없고, 어떤 관계도 효율이 100%일 수 없음을 가르쳐 준다. 3장 「사랑할수록 복잡해지는 이유」에서는 관계가 복잡해지는 것이 순수한 확률의 문제임을 볼츠만 공식을 활용해 이야기하며, 개인의 잘못이 아니니 안심하라고 위로한다. 4장 「열정과 행동의 과학」에서는 열전달의 종류를 알아봄으로써, 얼마나 많이 했느냐가 아니라 얼마나 정확한 방향으로 했느냐에 따라 행동의 결과가 달라짐을 말한다. 5장 「사랑의 삼각관계」에서는 분자들의 밀고 당김을 수식으로 표현한 판데르 발스 이야기를 토대로 사랑에 작용하는 인력과 척력, 그 건강한 관계를 알아본다. 6장 「사랑에도 효율이 있다」는 카르노사이클을 중심으로 완벽한 효율이 없고 반드시 손실이 따르는 것이 자연의 법칙임을 설명한다. 7장 「아직 엑서지가 있는가」는 차이가 없으면 흐름이 없는 것, 즉 ‘소멸상태’를 거론하며, 화든 짜증이든 미련이든 덜 표현된 감정이 남아 있다면 마음속 미세먼지가 되니 완전히 태우라고 조언한다. 8장 「인연은 멈추지 않는다」에서는 살아 있는 한 엔트로피는 증가하니 인연은 만들어질 수밖에 없다며, 흐르되 안정적인 정상상태를 지켜줄 인연을 선택하기를 추천한다. 9장 「세상을 데우는 에너지」에서는 1~8장에서 설명한 모든 내용을 하나로 묶으며, 사랑 에너지는 두 사람 사이에서 끝나지 않고 복사처럼 공간을 넘어, 전도처럼 맞닿은 이에게, 대류처럼 세상을 돌며 퍼진다고 말한다. 열역학 법칙은 곧 사랑의 법칙이다. 열역학 제1법칙은 에너지는 사라지지 않고 형태를 바꿀 뿐이라고 말한다. 누군가에게 쏟아부은 사랑은 사라지지 않고 세상 어딘가에 다른 형태로 존재한다. 열역학 제2법칙은 자발적 과정은 비가역적이고, 지금 이 순간은 되돌아오지 않으며, 엔트로피는 증가하고 인생은 앞으로만 나아간다는 사실을 보여준다. 그러니 사랑을 나중으로 미뤄서는 안 된다. 지금 사랑하는 게 최선이다. “사랑과 에너지의 유사성”을 심층 탐구하는, 세상에서 가장 재미있는 열역학 강의가 궁금하다면 이 책을 당장 집어 들길 바란다. |
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사랑을 말하는 책은 책장에 수도 없이 꽂혀 있지만, 사랑의 대화를 과학의 언어로 슬쩍 데려와 끝내 웃기고 아프게 만드는 책은 드물다. 이 책 속에 사랑을 논하기 위해 아픔을 경험한 이들의 상처를 후벼 파는 무례한 신문은 없다. 그 대신 우리가 겪어온 설렘과 미련, 인연과 삼각관계처럼 사랑과 밀접한 단어들을 열역학이라는 참신한 조명 아래 놓아본다. 그러면 감정의 모호한 신비로움이 줄어드는 대신 훨씬 더 선명해질지도 모른다. 보존되고 전달되는 에너지처럼 사랑도 마찬가지다. 뜨거웠다고 영원히 뜨거운 것도 아니며, 복잡해졌다고 반드시 실패한 것도 아니라는 사실을 저자는 유쾌하게 설득한다. 과학을 모르는 독자들에게는 연애 상담처럼, 사랑에 지친 이들에게는 물리학처럼 단단하게 남는다. 결국 이 책이 말하는 사랑은 낭만의 반대편에 있는 냉정한 공식이 아니라, 관계의 잔열 속에서도 여전히 의미를 찾아가는 다정한 감정의 해석이다. - 궤도 (과학 커뮤니케이터, DGIST 특임교수, 『과학이 필요한 시간』 저자)
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열역학을 가르치는 듯하지만 사실은 사랑을 논하는 이 책은 세상에서 가장 솔깃한 물리학이다. 사랑을 에너지로, 상태로, 기술로 이해하고 풀어내는 과정은 어리둥절과 복잡함을 거쳐 수긍과 깨달음으로 향한다. 사랑은 어렵다. 열역학이 그러하듯이. “완벽한 효율은 없고 반드시 손실이 따른다” 같은 과학적으로 참인 문장들이 온갖 상징과 은유로 읽히는 것은 감정이 만들어 내는 역학관계일 것. 공학도 스타일의 철학과 유머의 향연. - 이다혜 (《씨네21》 기자, 『출근길의 주문』 저자)
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