가볍게 읽을 수 있다. 부담 적게. 그렇다고 내용이 충실하지 않거나 가볍다는 이야기는 절대 아

닙니다. 내용은 무려 101가지 그리고 최소한 10개 이상 독자 개개인이 궁금해했을 또는 궁금할 법

한 이야기들이 잘 정리되어 적혀있습니다. 그리고 마음에 드는 문장들도 곳곳에 배치되어 있고요.

우리가 지금까지 알고 있는 것들은 물 한 방울에 불과하다.

하지만 알지 못하는 것은 저 바다와 같다.

- 아이작 뉴턴

중간중간 나오는 사진을 첨부하면 금상첨화이지만 제가 그쪽으로 소질이 적어 양해해주시면

좋겠습니다. 101가지 이야기 중 마음에 드는 15가지를 적어보겠습니다. 그리고 이 서문에 있는

이야기는 기분 좋은 덤이고요.

13쪽

우리가 배운 일반상식과 달리, 과학은 아주 드문 경우를 제외하고는 혁명적으로 진보하지 않는다. 과학은 기존에 발견한 것 위에 새로운 것을 쌓아나가는 점증적인 성격을 갖고 있다. 아인슈타인의 이

론은 뉴턴의 이론을 대체하는 것이 아니라 그 위에 축적된 것이다. 작은 원자가 서로 부딪힐 경우 딱딱

한 작은 공처럼 튕겨나간다는 관념을 상자 내 기체의 압력을 계산할 때는 잘 맞지만, 원자 내부에서 이

리저리 뛰어오르는 전자가 어떻게 빛의 스펙트럼 중 가시광선을 산출하는지 계산할 때는 수정이 필요

하다. -중략- 중력이나 진화에 관한 더 나은 이론들은 기존의 이론이 설명해낸 것들을 모두 설명하면서

도 그 외에 더 많은 것들을 설명해내야 한다.

15쪽

여기서 설명하는 개념 중 일부가 상식에 맞지 않는다고 생각 한다면 길버트이 말을 떠올려보라.

"우리가 만든 많은 추론과 가설은 필시 받아들이기 어려워 보일 수 있다. 일반적으로 수용되는 견해

들과 일치하지 앟기 때문이다."

하지만 추론과 가설은 증명(실험)을 통해 권위를 얻는다. 그리고 무엇보다 중요한 명제, 실험과 일치

하지 않는 법칙은 틀린 것이다.

증기엔진의 출발점이 된 얼음의 열 관련 71쪽

따라서 얼음이 녹을 때 흡수된 열은 온도를 높이는 것이 아니라 물을 수중기로 만드는 역할을 수행

한다. 두 경우 모두에서 열은 온도를 올리는 역할을 한다고 생각했지만 실제로 온도 상승은 감지되지

않았다. 그 열은 감춰져 있거나 잠복해있다. 나는 이러한 열에 잠열이라는 이름을 붙이는 바다.

이 발견들을 주목한 인물은 제임스 와트였다. 글래스고대학교의 도구제작자였던 와트는 블랙을

위해 실험 장치를 만들었고 훗날 증기기관을 발명했다.

동물의 체온은 마법이 아니다 관련 84쪽

프리스틀리와 앙헨하우스의 실험 같은 초기 실험들 덕분에 생명을 유지하는 데 공기의 일부 성

분이 중요하다는 점이 밝혀졌다. 그렇지만 1780년대 최 그 과정의 세부사항은 아직 분명치 않다.

프랑스의 하학자이자 프랑스 과학 아카데미 회원이었던 앙투안 라부아지에는 많은 동료들과 마찬가

지로 그 과정이 느린 연소 형식을 닮았다고 추론했다. 공기 속의 생명을 주는 성분이 체내의 연소 작

용에 의해 고정공기로 변형됐다고 본 것이다. 그러나 라부아지에는 다른 동료들과 달리 피에르 라플

라스라는 동료 학자와 함께 이 가설을 검증하기 위해 정량원칙에 입각해 본격적인 과학적 실험을 수

행했다.

86쪽

그러나 무엇보다 중요한 것은 라부아지에가 신비주의 요소가 다분했던 4가지 원소라는 낡은 관념

을 폐기해버리고 화학적 과정을 통해 더 단순한 물질로 분해할 수 없는 성질을 지닌 물질이 원소라는

근대적 관념, 즉 복잡한 물질은 이러한 원소를 결합해 만들어진다는 새로운 관념을 도입했다는 사실

이다. 실제로 라부아지에의 정의는 여전히 건재하다.

체온에서 에너지 보존 법칙으로 149쪽

그는 열대 지방에서 정맥혈이 붉은 이유가 산소가 덜 소모됐기 때문이라고 추론했다. 옳은 추론이

었다. 외부 세계가 더울 때는 몸이 체온유지를 위해 많은 연로를 태울 필요가 없기 때문이다. 그리고

그는 이것이 태양열, 근 에너지, 연소하는 석탄 도는 다른 모든 형태의 에너지가 상호 교환 가능하다

는 것을 깨달음으로써, 인식의 엄청난 도약을 이뤘다. 열 또는 에너지는 절대로 새로 생겨나지 않으

며 단지 하나의 형태에서 다른 형태로 바뀔 뿐이라는 것을 알아낸 것이다.

빙하기가 있었다는 증거 155쪽

그의 추론에 따르면 비교적 가까운 과거에 스위스는 알프스 고지대에 있던 소수의 빙하로 덮여

있던 땅이 아니다. 거대한 하나의 빙상으로 더평 있엇고 이 빙상이 알프스 산맥 고지로부터 퍼져나

가 스위스 북서부 전체를 뒤덮게 된것이었다. 이동하던 빙상은 필시 쥐라 산맥에 의해 막혀 뒤쪽에

쌓여 산맥만한 높이에 도달했을 것이다. 그리고 이돠 동일한 종류의 현상이 유럽 전역과 그 너머 지

역에서도 일어났을 것이다. 이것이 바로 대빙하기다.

진화론의 꽃이 피다 185쪽

다윈은 켄트에 있는 집 근처에서 곤충이 난초에 수분하는 모습을 직접 본 적이 없었음에도 불구

하고, 규칙적으로 꽃을 관찰함으로써 꽃가루가 옮겨지는 시기를 알아낼 수 있었다. 이는 꽃에 곤충

이 날아들었다는 증거였다. 다윈은 종의 기원에서 곤충과 식물이 세대를 거듭하면서 서로에게 적

응하는 현상인 공진화 개념을 도입했고, 꽃과 벌은 동시에 또 차레로 가장 완벽한 방식으로 서로에게

적응하면서 변화된다. 완벽한 방식이란, 개체들이 호헤적이면서도 조금이나마 자신에게 유리한 구조적

차이를 나타내는 방식이다라고 밝혔다. 곤충은 꽃에서 꿀을 더 잘 뽑아낼 수 있는 쪽으로 진화하고

꽃은 곤충이 꿀을 먹을 때 더 효율적으로 꽃가루를 곤충의 몸에 붙이는 쪽으로 진화하는 것이다.

양자역학을 이해하는 사람은 없다 258쪽

핵심 방정식은 λ = h/p이다. 여기서 λ는 파장, p는 운동량, h는 플랑크 상수라는 극히 작은 값이

다. h의 값이 너무 작아 파동-입자 이중성은 원자나 아원자 등 미시세계의 입자에서만 가능하리라 여겨

졌다. -중략-

260쪽

그러나 뒤에 남겨진 물리학자들은 아원자 입자들이 전혀 다른 입자와 파동의 성질을 동시에 띨

수 있는지 알아내기 위해 고군분투해야 했다. -중략-

또 한 사람의 노벨상 수상자인 리처드 파인만이 말했던 것처럼 양자역학을 이해하는 사람은 아무도

없기 때문이다.

저 역시 알 수 없다고 생각합니다.

드디어 원자를 쪼개다 270쪽

소위 원자 쪼개기 실험과 관련된 중요한 사실 한 가지는 이 실험에서 실제로 쪼개지는 것은 원자

자체가 아니라 어니스트 러더퍼드가 처음 발견햇던 원자의 아주 작은 중심부인 핵이라는 점이다.원

자의 성질을 결정하는 것은 핵 속에 들어 있는 양전하를 띤 양성자의 숫자다.

슈뢰딩거의 고양이 285쪽

에르빈 슈뢰딩거는 공기와 음식과 물을 풍부하게 공급받는 상황에서 폐쇄된 방에 갇힌 고양이 한

마리를 상상해보라고 요청한다. 비록 밀폐된 방안이지만 고양이가 안락하게 지낸느 데 필요한 필수품은

다 갖춰져 있다. 그러나 이 안에는 슈뢰딩거가 악마적 장치라 부른 것도 들어 있다. 방사능 물질의 붕괴

를 모니터하는 장치다. 방사능 물질이 붕괴해 알파 입자가 방출되는 순간 장치가 작동해, 독극물이 있

는 방이 깨지고 고양이는 죽게 된다.

양자물리학의 세계, 특히 코펜하겐 해석에서 적용되는 확률의 규칙에 따르면 이런 장치를 설치하는

경우 특정 시간이 지나면 붕괴가 일어나 알파 입자가 방출될 확률이 정확히 절반이다. 하지만 아무것도

일어나지 않았을 확률도 똑같이 절반이다. 아무도 이 실험 결과를 들여다보지 않았으므로 코펜하겐 해

석에 따르면 방사능 물길은 중첩상태, 즉 붕괴와 붕괴하지 않은 상태 중간쯤에 있다. -중략-

그에 따라 고양이도 죽거나 살아남거나 둘 중 하나의 상태가 된다.

이제사 슈뢰딩거의 고양이를 제대로 만났습니다. 역시 독자는 게으르면 안 됩니다.

메이저와 레이저 323쪽

여기서 핵심은 이 모든 광자들이 보조를 맞춰 정확히 똑같은 파장을 갖게 되기 때문에 절대로 밖으

로 흩어지지 않는다는 것이다. 이것을 결맞음 방출이라 한다. 타운스는 이 과정에 복사 유도방출에 의한

극초단파 증폭 microwave amplication by stimulated emission of radiation이라는 이름을 붙였다. 이것

이 약어인 메이저 MASER가 됐고 결국 보통 명사 메이저가 된 것이다.

325쪽

그 이후 물과 암모니아와 시안화수소와 메탄올을 비롯해 최소한 12개 정도의 또 다른 메이저 분자가

확인 됐다. 이 분자들이 어떻게 들뜬 상태도 펌핑되고 있는지는 아직 분명하게 밝혀진 바 없다.

없어지지 않은 우주의 소음 343쪽

4.080㎒에서 안테나 온도 초과 현상의 측정이라는 신중한 제목의 논문에는 이들이 우주 탄생에서

유래된 복사를 찾아냈다는 주장은 담겨있지 않았다. 노벨상 수상 강연에서 윌슨은 다음과 같이 말했

다.

아노와 저는 배경복사의 기원에 대한 우주론적 논의는 모두 논문에서배제했습니다. 저희는 그런

연구와는 전혀 무관했기 때문입니다. 그뿐 아니라 저희는 저희가 측정한 수치가 우주론과 독립된 것

으로서 더 오래 살아남으리라 생각했습니다. -중략-

1978년 펜지어스와 윌슨은 우주마이크로파 배경복사를 발견한 공로로 노벨물리학상을 수상했다.

아이러니지요. 자신이 의도하지 않았던 실험의 결과로 노벨상을 수상하다니 ......

지금의 지구는 왜 빙하기가 아닌가 356쪽

1976년, 짐 헤이스와 존 임브리 그리고 닉 셰클턴은 사이언스에 논문을 한 편 발표했다. 지구 궤

도의 변화 : 빙하기의 페이스메이커라는 제목의 이 논문은 증거를 모두 모아 간빙기가 북반구의 여

름이 가장 더웠을 때만 발생햇다는 것을 입증했다. 논문이 내린 결론은 지구 궤도의 기하학적 구조가

제4기 빙하기가 지속된 근본 이유라는 것이었다. 밀란코비치 모형이 냉대 받던 한지에서 나와 실험

적 검증을 통해 이론으로 격상된 순간이었다.

아직도 지구가 기울어지고 공전과 자전을 하기 때문에 많은 기후 변화가 생긴다는 설명을 명확

하게 이해하고 외우고 있지 않음을 고백합니다. 제가 말이지요.

15는 3곱하기 5다 375쪽

핵심적 돌파구가 열린 것은 2012년이었다. 당시 캘리포니아대학교 산타바버라 캠퍼스UCSB의 한

연구팀은 네 개의 초전도 큐비트가 담긴 고체 상태의 프로세서에 쇼어의 알고리즘을 가동시켰다. 트랜

지스터 수준의 양자컴퓨터라고 할 수 있는 프로세서다. 이 컴퓨터도 15의 소인수를 찾아냈다. 15는 쇼

어의 알고리즘을 적용할 수 있는 가장 작은 숫자다. 그러나 IBM이 개발한 양자컴퓨터와 달리 이 초전도체 시스템의 연산은 칩 형태로 이뤄진, 진정한 의미의 양자컴퓨터 연산이었고, 앞으로 훨씬 더 큰 시스

템으로 규모를 키울 잠재력을 갖고 있다. 쉽지는 않겠지만 UCSB 연구자들 중 하나인 앤드루 크리랜드

의 말대로 양자컴퓨터의 앞길은 창장 하다.

물질에게 질량을 부여하는 입자 378쪽

이러한 가설을 발표했던 여섯 명 중, 이장이 그 자체로 보손을 보유하고 있음에 틀림없다는 것을

추론하고 그 성질을 예측한 인물은 피터 힉스뿐이었다. 힉스 입자라고 말할 때 그것은 이 보손을 가리

킨다. 당연한 말이지만 힉스 입자들은 자신이 속한 장을 인식할 것이미로 질량이 잇어야 했다. 이러한

입자들은 오늘날에는 돌아다니지 않는다. 에너지를 버리고 방사능 붕괴 같은 과정을 통해 붕괴됐기

때문이다. 그러나 순수한 에너지를 사용하면 힉스 입자를 만들 수 있다.

아인슈타인의 유명한 방정식 E=mc2에 부합하는 강력한 기계만 있다면 말이다.

유쾌한 과학서적을 만났습니다. 우연히 그리고 단어나 일정한 개념을 알지만 정확히 제대로 알

지 못했던 실험과 시사상식에 대해 재미나고 머리에 쏙 들어오는 설명을 들을 수 있었습니다. 나름

즐겁고 행복했네요.

이 리뷰는 운 좋게 서평단에 선정되어

예문 아카이브로부터 증정받은 책을 읽고 작성하였습니다.