마리 퀴리가 딸에게 들려주는 과학 이야기

명강연 속에 살아 숨쉬는 마리 퀴리의 목소리 100년 전 과학 영재 교육을 그대로 옮기다

1907년 프랑스 소르본 대학의 강의실. 마리 퀴리가 십대 학생들 앞에서 특별 강의를 진행하고 있다. 마리 퀴리의 딸을 비롯해 당대 최고의 지식인 자제로 구성된 학생들이었다. 그들 중에 유난히 눈을 반짝이는 학생이 있었으니, 그가 바로 『과학이 어려운 딸에게』가 탄생하는 데 일등 공신 역할을 한 이자벨 샤반이다. 마리 퀴리는 이자벨의 탐구욕을 높이 평가하며 칭찬을 아끼지 않았다. 이자벨은 칭찬에 고무된 듯 마리 퀴리의 사소한 말 한마디조차 빠뜨리지 않고 열심히 노트를 채워 나갔다. 그러고서 오랜 세월이 흐른 어느 날, 이자벨의 노트는 조카 손자의 눈에 띄게 되고, 손질을 거친 끝에 한 권의 책으로 탄생한다. 2년 동안 소르본 대학 강의실에서 목요일 오후마다 진행됐던 특별한 과학 수업이 이 책에 열 가지 주제로 정리되어 있다. ‘공기의 무게를 어깨로 느낄 수 있을까’, ‘물은 어떻게 우리 집까지 올까’, ‘아르키메데스의 원리란 무엇일까’ 등 명강연 속에 마리 퀴리의 목소리가 생생하게 살아 숨 쉰다. 무려 100년이 훌쩍 넘었지만 이 책에 담긴 마리 퀴리의 이야기는 여전히 유효하다. 마리 퀴리가 들려주는 과학 이야기를 따라가다 보면, 당연한 것으로 여기기 쉬운 일상적인 현상 속에 과학 원리가 단단하게 자리 잡고 있다는 사실을 쉽고 재미있게 깨달을 수 있다.

감수자의 말 ㆍ 노벨상 수상자에게 받는 아주 특별한 과학 수업
추천사 ㆍ 100년을 앞선 마리 퀴리의 영재교육
들어가며 ㆍ 진보적인 생각이 낳은 선진 교육의 현장
발췌문 ㆍ 글씨로 남은 마리 퀴리의 목소리

첫 번째 수업 ㆍ 공기와 진공을 어떻게 구별할까
두 번째 수업 ㆍ 공기의 무게를 어깨로 느낄 수 있을까
세 번째 수업 ㆍ 물은 어떻게 우리 집까지 올까
네 번째 수업 ㆍ 무게는 어떻게 잴까
다섯 번째 수업 ㆍ 고체와 액체의 밀도는 어떻게 알 수 있을까
여섯 번째 수업 ㆍ 모양이 일정하지 않은 물체의 밀도는 어떻게 알 수 있을까
일곱 번째 수업 ㆍ 아르키메데스의 원리란 무엇일까
여덟 번째 수업 ㆍ 배는 어떻게 물에 뜰까
아홉 번째 수업 ㆍ 달걀이 물 위에 뜰 수 있을까
열 번째 수업 ㆍ 기압계는 어떤 원리일까

나오며 ㆍ 특별한 경험
옮긴이의 말 ㆍ 마리 퀴리의 열정이 살아 있는 책

자, 여기 입구가 약간 좁은 병이 있어요. 이 병 속에 석유를 붓고 병 입구를 위로 향하게 해서 물속에 담근 후, 마개를 열어 봅니다. 석유는 병 속에 그대로 있고 수면으로 떠오르지 않습니다. 왜 그럴까요? 석유가 물보다 비중이 작지 않나요?
“작아요.”
그러면 왜 이런 일이 생기는 것일까요? 병의 좁은 입구를 통해 석유가 흘러나오고 물이 들어가야만 하는데, 물과 석유가 서로 지나갈 만한 충분한 공간이 없기 때문입니다. 이제 더 놀라운 사실을 알게 될 거예요.
자, 여기 입구가 아주 좁은 시험관이 있어요. 공기가 가득 들어 있죠. 병 입구를 위로 향하게 해서 물속에 담가 봅니다. 공기가 빠져나오고 물이 시험관 안으로 들어갈까요?
“아니요.”
공기가 물보다 비중이 작다는 것은 변하지 않는 사실입니다. 그러나 병 입구가 너무 좁아 공기와 물이 동시에 지나갈 만한 공간을 찾지 못하는 거예요. 말하자면 서로 움직이지 못하는 거죠. 마치 알린과 이렌이 아주 좁은 복도에서 마주치면 서로 지나갈 수 없는 것과 마찬가지 원리예요.
-32쪽여기 U자형 관이 있어요. 이 관은 서로 연결되어 통하는 2개의 관으로 만들어져 있어요. 이 관의 한쪽 입구에 물을 붓기 시작하면 2개의 관에 똑같은 높이로 물이 차올라요. U자형 관의 물 높이가 수평을 이루면 더 이상 물은 움직이지 않습니다. 물은 왼쪽과 오른쪽에서 같은 크기의 압력을 받고 있기 때문이죠. 즉, 대기압과 같은 높이로 물의 압력을 받고 있어요.
자, 여기 서로 연결된 병이 있어요. 비슷하게 생긴 2개의 유리병인데 이 2개는 튜브로 연결되어 있어요. 이것으로 실험을 해도 같은 결과를 얻을 수 있을까요?
이렌이 왼쪽 병에 물을 붓자, 왼쪽 병에 있는 물의 일부가 오른쪽 병으로 옮겨 가는 것을 볼 수 있었다.
왼쪽 병에 물이 더 많을까요? 아니에요. 자, 이제 양쪽 병 속의 물 높이가 같아졌어요. 튜브 안의 물은 이제 더 이상 움직이지 않아요. 양쪽이 똑같은 크기의 압력을 받고 있기 때문이죠. 이때 가해지는 압력은 대기압과 같은 높이의 물의 압력이에요.
-57쪽정육면체는 한 변의 길이를 통해서 부피를 측정할 수 있어요. 자, 여기 모양이 일정하지 않은 유황 조각이 있군요. 이 유황 조각의 부피를 측정한다는 것은 불가능해 보입니다.
그런데도 이런 조각이 몇 세제곱센티미터가 되는지 그 부피를 측정할 수 있는 방법을 고안해 낸 영리한 사람들이 있어요. 우선 물이 빠져나갈 수 있는 관이 중간에 달려 있는 비커가 필요합니다. 그럼, 그걸 가지고 어떤 방법을 썼는지 알아봅시다.
자, 여기 그 문제의 비커가 있어요. 관까지 물을 가득 채우세요. 그런 다음 이 비커 안의 물속에 유황 조각을 집어넣습니다. 이때 관을 통해 넘친 물을 눈금이 새겨진 시험관에 담아요. 유황 조각을 넣었을 때 흘러넘친 물의 세제곱센티미터 수가 곧 유황의 부피가 되는 것이죠. 83세제곱센티미터가 되는군요.
-116쪽

노벨 물리학상 화학상을 수상한 위대한 과학자
마리 퀴리와 함께하는 쉽고 재미있는 과학 실험『과학이 어려운 딸에게』는 마리 퀴리에게 과학 수업을 듣고, 이를 기록한 이자벨 샤반의 강의 노트를 그대로 옮긴 책이다. 마리 퀴리가 학생들 앞에서 어떻게 강의했는지 머릿속으로 그릴 수 있을 만큼 생생하고 정확하게 강의 내용을 기록했다. 심지어 마리 퀴리가 어떤 질문을 했고 학생들이 어떻게 대답했는지까지 상세히 묘사되어 있다.
노벨상을 두 번이나 수상한 과학자답게 마리 퀴리는 아주 독창적이면서 명쾌한 방식으로 과학 원리를 설명한다. 실험 기구들을 이리저리 움직이며 여러 가지 현상을 보여 주고, 왜 그런 현상이 일어났지 질문하고 설명하는 방식으로 과학적인 사고를 유도한다.
독자는 마리 퀴리를 따라 직접 실험해 보거나, 계속해서 쏟아지는 마리 퀴리의 질문에 답을 해 나가며 ‘과학적으로 생각하는 방법’을 스스로 터득할 수 있다. 더불어 유체역학이나 고체물리학 등 과학 이론의 기본 개념을 이해하는 것은 오히려 덤이다.