집에서 온 가족이 즐기는 과학실험
전문가가 아닌 일반인이 집에서 빛의 속도를 측정하고 DNA를 추출할 수 있을까? 상당한 과학지식과 정교한 장비들이 필요한 일이라는 생각에 선뜻 엄두가 안 날지 모른다. 그러나 『스파게티 사이언스』는 초콜릿과 전자레인지, 막대자만 있으면 누구나 빛의 속도를 잴 수 있다고 용기를 준다. 또 소금물과 물비누, 도수 높은 술이 우리 몸속의 DNA를 확인하는 데 필요한 전부라고 말한다.
영국의 과학주간지 『뉴사이언티스트』의 편집자가 쓴 이 책은 우유, 옥수수가루, 탄산음료 같은 간단한 도구들만으로 누구나 집에서 일상 속의 과학 원리를 직접 확인해볼 수 있는 실험들로 가득하다. 각종 알코올음료를 이용한 성인 전용 실험들도 더러 있지만, 아이들과 어른이 함께 하며 모두가 즐거워질 가족 실험이 대다수다.
콜라의 산성을 이용한 동전 닦기 실험이나 성냥불을 이용한 ‘병 속에 달걀 집어넣기’ 실험처럼 고전적인 것에서부터 “왜 어떤 색깔의 음료를 마시든 오줌 색깔은 항상 똑같을까? 반면에 왜 대변은 변화무쌍할까?”라는 보편적(?) 호기심에서 출발해 ‘며칠 동안 다양한 색깔의 음료 마시고 소변보기’ ‘꼬챙이로 대변 헤쳐보기’ 같은 다소 엽기적인 실험도 있다. ‘유리병에 담긴 케첩을 따르는 최고의 방법’이나 운전 중 휴대전화 사용이 얼마나 우리의 반응속도를 떨어뜨리는지를 간단히 확인해볼 수 있는, 실생활에 유용한 실험들도 많다. (심지어 생사의 기로에서 살길을 알려주는 실험도 있다. 옥수수가루 반죽을 망치로 내리치면 고체처럼 산산조각이 난다. 큰 에너지를 가할수록 더욱 단단해지는 ‘다일레이턴시’라는 특성 때문이다. 이런 다일레이턴시를 이해한다면, 유사 곧 흐르는 모래에 빠졌을 때 어떻게 해야 살 수 있을지도 자연 명백해진다. 허우적댈수록 모래는 더 단단히 우리를 옥죈다. 힘을 빼고 아주 천천히 개구리헤엄을 쳐서 나오는 게 상책이다.)

기상천외한 과학 호기심을 충족시키는 별난 실험들
과학 하면 으레 딱딱하고 어렵다는 인상을 받는다. 그래서인지 과학지식을 어떻게 하면 일반인에게 좀더 쉽고 재미있게 전달할까를 고민하는 대중과학책이 즐겨 기대는 주제가 실험이다. 실험은 과학적 사실을 직접 체험을 통해 이해할 수 있게 해준다는 점에서 효과적일 뿐 아니라 그 과정 자체가 무척 흥미롭기 때문이다. 그러나 시중의 교과서적 실험책들은 실험방법과 과학원리가 너무 직접적이어서 흥미를 반감시키곤 한다.
이에 비해 『스파게티 사이언스』는 언뜻 사소하고 엉뚱해 보이는 질문에서 출발한다. ‘왜 스파게티 가락은 두 동강이 아니라 항상 세 동강 이상으로 부러질까?’ ‘인스턴트커피를 타서 마실 때 티스푼이 머그잔에 부딪히는 소리는 왜 점점 높아질까?’ ‘왜 이를 닦고 오렌지 주스를 마시면 맛이 엉망진창일까?’ 같은 누구나 한번쯤 품었음 직한 그러나 감히 발설하지 못했던 의문들이 그렇다. (스파게티의 경우, 리처드 파인만도 집에 찾아오는 손님들과 직접 스파게티를 부러트려 가며 그 이유를 궁금해했다고 한다. 그리고 마침내 2006년 두 과학자가 굽힘파를 밝혀냄으로써 이의 역학을 완전히 해명했다. 그럼 노벨물리학상에 빛나는 파인만도 몰랐던 수수께끼를 40년 만에 해결한 공로로 이들 역시 노벨상을 받았을까? 이들이 정작 받은 것은 노벨상을 패러디하여 우스꽝스런 연구에 주는 이그노벨상이었다고 한다.) 빅뱅이나 블랙홀의 내부구조 같은 거대한 문제가 아니라 ‘007이 주장하듯, 보드카 마티니를 젓는 것과 흔드는 것에는 정말 차이가 있을까?’ ‘우리가 아침에 먹는 시리얼에 철분을 강화했다는데, 정말 철이 들어 있을까?’ 같은 사소한 의문이 우리의 호기심을 더욱 자극함은 두말할 나위가 없다.
그리고 이 기상천외한 호기심을 충족시키기 위해 다양한 별난 실험들이 행해진다. 치즈를 태우고, 달걀을 그을리고, 바늘구멍을 통해 보고, 신문지를 찢고, 콜라에 사탕을 집어넣고, 머리를 물속에 담근다. 그 결과는 살아있는 과학지식이다. 케첩 병에서 틱소트로피(에너지를 가할수록 묽어지는 특성으로, 다일레이턴시와 정반대다)를, 맥주 거품에서 결정핵 생성점을, 종이팩을 따라 흘러내리는 우유에서 코안다 효과를, 양동이 바닥에 달라붙어 물을 뿜어내는 호스에서 베르누이의 원리를, 잔을 타고 흐르는 와인의 눈물에서 마랑고니 대류를, 보온병에 담긴 스프에서 비열용량을, 우유에 뜬 시리얼에서 표면장력을, 턴테이블 위의 촛불에서 원심력을 발견한다. 과학교과서에서 개념으로만 접했던 많은 물리법칙들이 우리의 경험세계 곳곳에 포진해 있음을 쉽게 이해하게 된다. 이 책이 다루는 분야는 비단 물리학만이 아니라 화학(‘우유와 식초로 플라스틱 만들기’ ‘식초와 베이킹소다로 폭탄 만들기’ 등), 생물학(‘바나나를 냉장고에 보관하면 왜 더 빨리 상할까?’), 지구과학(‘죽은 햄스터를 화석으로 만드는 법’), 의학(‘왜 넷째손가락을 들어올리기가 힘들까?’)까지 포괄한다.

신기하고 놀라운 실험을 통해 생활 속 숨은 과학 원리를 배운다!
실험 결과들은 하나같이 우리의 상식을 깨뜨리는데, 그중 몇 가지만 소개하면 다음과 같다.

>초록색 달걀 : 요즘 샐러드로 많이 먹는 적채 즉 붉은색양배추를 삶은 후 짜낸 즙을 몇 방울 달걀 프라이 흰자에 떨어뜨리면 어떻게 될까? 놀랍게도 달걀흰자가 초록색으로 변한다. 붉은색양배추에는 안토시아닌이라는 수용성 색소가 있는데, 중성일 때는 자주색을 띠지만(그래서 붉은색양배추 자신은 자주색이다) 산성을 만나면 붉은색으로, 알칼리성을 만나면 초록색으로 변한다. 따라서 달걀흰자의 주성분이 알부민이라는 단백질로 알칼리성이기 때문에 초록색으로 변하는 것이다. 식초를 뿌린 붉은색양배추가 (이름 그대로) 빨갛게 변하는 것도 마찬가지 원리다. 붉은색양배추 즙에 도화지를 담갔다가 말린 후 아이들에게 오렌지 주스, 물비누 등으로 그림을 그려보게 하면 물감에 따라 색깔이 달라지는 것에 아이는 즐거운 비명을 지를 것이다.

>시리얼에서 철 뽑기 : 아침용 시리얼 중에 철분을 강화했다는 제품들이 많다. 그 철분을 우리 눈으로 확인할 수 있는 간단한 방법이 있다. 시리얼을 곱게 빻은 후 지퍼백에 넣고 뜨거운 물을 붓는다. 얼마 후 바닥면에 자석을 갖다 대고 훑으면 검은 쇳가루들이 달라붙는다. 이 쇳가루는 제조과정에서 첨가된 것이다. 그러니까 우리가 콘플레이크를 먹을 때 쇳가루도 같이 먹는 셈이다. 철을 이온 형태로 첨가하면 내용물이 빨리 부패한다. 순수한 금속의 형태로 혼합해야 시리얼의 유통기한을 연장시킬 수 있다. 우리가 섭취한 쇳가루의 일부는 위장에서 분해?흡수되지만 대부분은 그냥 배설된다.

>사과를 먹는데 배 맛이? : 사과를 한 조각 입에 넣고 씹는 동안 배 한 조각을 코에 갖다 대면 무슨 맛이 날까? 놀랍게도 사과를 먹고 있는데도 배를 먹고 있다는 생각이 든다. 우리는 보통 혀에서 맛을 느낀다고 알고 있다. 실제로 혀는 쓴맛, 단맛, 짠맛, 신맛, 감칠맛, 이렇게 5가지 맛을 감지한다. 그러나 딸기를 먹어도, 초콜릿을 먹어도 혀는 사실 단맛밖에는 느끼지 못한다. 딸기가 지니는 독특한 맛, 초콜릿이 지니는 독특한 맛의 정체는 바로 향미(香味)로서, 우리는 목을 통해 코로 전달되는 향기로 맛을 구분하는 것이다. 사과를 먹으면 혀의 미뢰는 단맛과 신맛, 사과의 질감을 감지하지만, 배를 코에 갖다 대면 목을 타고 올라오는 사과의 향미를 배의 향기가 압도하기 때문에 우리의 뇌는 배를 먹고 있다고 착각하게 되는 것이다. 코가 막혔을 때 음식 맛을 모르겠는 것처럼, 맛은 혀가 아니라 어디까지나 코로 느끼는 것이다.

>파란 물고기가 노란색으로? : 햇볕이 환히 비치는 방에서 커다란 백지에 파란색 물고기를 큼지막하게 그려놓고 30초간 응시한 후 텅 빈 어항만 그려놓은 백지를 바라보면 어떻게 될까? 놀랍게도 어항 속에 노란색 물고기가 보인다. 빨간색 물고기일 때는 초록빛을 띤 파란 물고기가, 초록 물고기일 때는 불그스름한 파란 물고기가 보인다. 왜 있지도 않은 게 보일까? 그리고 왜 색깔이 달라졌을까?
우리 눈에서 색깔을 감지하는 것은 망막 중앙의 중심오목에 있는 원뿔세포들이다. 약 700만 개의 원뿔세포는 다시 세 종류로 나뉘는데 각각 빨강, 파랑, 초록을 감지한다. 파란색 물고기를 계속 바라보면, 원뿔세포에서 파란색 신호를 맡은 신경세포는 지속적인 흥분으로 피로해진 탓에 감도가 약해진다(다시 말해, 신호의 세기를 감소시켜 뇌에 전달한다). 그 상태로 흰 종이의 어항을 바라보면 흰 종이는 모든 색깔을 반사하는데, 우리 눈의 파란색 감지 세포는 이에 정상적으로 반응하지 못하고 약해진 채로 전달한다(바꿔 말하면, 우리의 뇌는 파란색 신호가 감소된 세기로 전달되는 것을 정상으로 인식한다). 하지만 빨간색과 초록색은 정상 세기로 전달된다. 그 결과 두 색이 혼합돼 노란색 물고기가 보였던 것이다.
이 실험을 응용해 또 다른 기발한 실험을 해볼 수도 있다. 태극기를 그리는데, 가운데 태극의 파란색은 노란색으로, 빨간색은 초록색으로, 사괘는 흰색, 바탕은 검은색으로 바꿔 색칠하는 것이다. 이 기를 30초간 응시한 후 아무것도 없는 흰 종이를 바라보면 우리 눈의 잔상효과로 인해 정상적인 태극기가 보일 것이다.