알쏭달쏭 물리 퍼즐의 세계로 떠나는 흥미진진한 여행!

Q 한 사람이 목욕탕 저울 위에 올라가 있다. 갑자기 이 사람이 가속도 a 로 쪼그려 않는다. 이때 저울 눈금은 증가할까, 아니면 감소할까?

A 감소한다. 그 이유는 사람이 쪼그려 않는 동안 자신의 무게중심이 아래로 가속 운동하게 되고, 따라서 저울에 의한 수직항력이 감소해야 하기 때문에 저울 눈금은 감소하는 것이다.

하지만 대부분의 사람들은 쪼그려 않으면서 저울을 아래로 민다는 상식 때문에 눈금이 증가한다고 대답한다. 이와 같은 역설을 푸는 데 있어 본능적인 생각과 물리적인 추리 사이의 모순은 몇몇 이들에게는 너무 고통스러운 것이어서 이러한 과정에서 물리학을 배울 수 있다는 것을 알면서도 멀리 달아나려고 한다.

궁금증도 풀어주고 물리 실력도 쑥쑥 올려주는 재미있는 물리 퍼즐
『물리가 날 미치게 해!』는 특수한 연구장비 없이도 관찰할 수 있는 현상들인 맨눈 물리학을 주제로 다루고 있는 400여 개의 퍼즐을 모아놓은 책이다. 여기에 소개한 퍼즐들은 재미를 위한 것들이다. 얼마나 많이 풀 수 있느냐는 중요하지 않다. 실제로 몇몇 퍼즐들은 수십 년간 물리학자들이 도전해 온 문제들로, 다수의 관련 연구 논문이 발표되기도 하였다.

이 책에서 소개하고 있는 퍼즐들의 난이도는 "손에 입김을 약하게 불면 왜 따뜻해지고, 강하게 불면 차가워질까"와 같은 간단한 문제에서부터 "위의 것이 아래 것보다 튀어나오게 쌓여 있는 나무토막들에서 가장 위에 놓인 토막이 맨 밑에 있는 토막의 끝에서부터 자신의 길이보다 얼마나 더 앞으로 날올 수 있는가"와 같은 분석을 요구하는 미묘한 문제들까지 다양하다. 대부분의 퍼즐들은 독자들에게 놀라움을 주는 요소들을 가지고 있는데, 실제로 상식을 동원한 추측과 물리학을 이용한 추리 사이의 충돌이 이 책 전체에서 다루고 있는 중심 문제이다.

12개의 장으로 구성된 이 책은 우리의 활동의 중요한 요소인 "열에너지"로부터 시작하여 우리의 눈과 뇌를 쉽게 속이는 "빛의 현상들" 단순하게 운동을 하거나 개별적으로 복잡한 운동을 하는 분자 집단의 물리적 성질에 의해 결정되는 "유체의 운동" 등에 관한 퍼즐을 풀어본다.

이어 우리의 삶에서 중요한 "소리"와 관련된 음향학 세계와 뇌 안에서의 신경신호 전달에서부터 컴퓨터 작동에 이르기까지 우리의 모든 일상과 관계되어 있는 "전기와 자기 현상", 고전물리학의 대표 주자인 "뉴턴의 운동법칙"이 난해한 문제와 역설, 오류에 어떻게 적용되는지를 알아본다. 또한 원자의 구조로부터 생명체의 내부 구조, 인간이 만든 구조물, 우주의 구조까지 우리에게 친숙한 "구조"와 앞에서 다룬 역학과 구조에 관한 개념을 결합한 유모차, 자전거, 자동차 등의 많은 "운송수단"과 우리의 인체가 얼마나 많은 묘기를 보여줄 수 있는지를 다룬 스포츠 과학 등에 대해 집중적으로 알아본다. 나아가 우리의 행성이 속한 거대한 동역학계인 태양계가 어떻게 작동하고 있는지에 대해 또한 우리와 친숙한 천체들에 대해 우리의 사고 능력을 시험하는 질문들을 소개한다.

이 책에서 다루고 있는 퍼즐을 약간 소개하면, <얼음이 끓는 물 속에 있을 수 있는가>, <물 마시는 장난감 새의 원리는>, <사라진 코끼리 마술에서 과학의 원리는>, <근시인 사람의 시력을 향상시키기 위한 방법은>, <바람이 없는 지역에서는 어떻게 항해를 하는가>, <낙하산에는 왜 구멍이 뚫려 있는가>, <찻잔 속에 폭풍은 왜 일어나는가>, <소라 껍질에선 어떻게 신비한 교향악을 들을 수 있는가>, <헬륨을 마시고 이야기하면, 왜 사람들의 음성이 고음으로 들릴까>, <감자 전지의 원리는> , <벼룩이 높이 뛸 수 있는 이유는>, <카우보이의 밧줄 고리를 계속 회전시키려면>, <농구선수나 무용수들은 정말로 공중에 떠 있을 수 있나>, <낙하하는 고양이 묘기의 과학 원리는>, <벼락이 치는 방향은>, <지구가 궤도 운동을 하다가 갑자기 정지한다면>, <남반구에 사는 사람들은 거꾸로 된 달을 볼까> 등이 있다.

과학계의 권위자인 저자들은 일상생활과 물리와의 관계를 밝혀줌으로써, 독자들에게 자연현상에 대해 생각하고 도전하게 한다. 따라서 기초 물리학을 접해본 적이 있고, 물리학을 실제 현상에 응용해 보려는 사람들이라면 대부분의 퍼즐을 물리학의 기본 원리를 적용하여 충분히 풀 수 있을 것이다.

최근 들어 교육계에서 일고 있는 이공계 기피 현상은 기술선진국으로 도약을 선도해야 할 우리에게 심각한 사회 문제로 대두되고 있다. 이제 우리는 이를 위한 실제적인 대안이 마련해야 한다. 이 책 『물리가 날 미치게 해!』는 이를 위한 작은 계기가 되고자 한다. 책 속의 퍼즐들을 통해 이제까지의 충족시키지 못했던 물리와 과학에 대한 궁금증을 풀어줌은 물론, 독자들로 하여금 호기심을 불러일으킬 수 있는 계기가 되길 바란다.