사소하지만 절대적인 기초과학 상식 126 | 인체, 지구과학, 천문학, 기술과학

미국대통령 과학교사상 6회 수상! ‘몸속 작은 세포부터 지구 바깥 무한한 우주까지’ 미국 ‘국민 과학선생님’이 차근차근 쉽게 풀어 주는 과학 이야기!

“우리가 알고 싶었던 내용이 고스란히 담겨 있다. 흥미를 돋우고 지식을 쌓게 해 주며, 재미있게 쓰였다. 보물과 같은 책, 꼭 권하고 싶은 필독서!” 《라이브러리 저널》 “이 책은 과학적 호기심이 있는 독자를 위한 멋진 선물이다. 나이와 관계없이 남녀노소 모두가 읽기에 좋고, 읽어 보아야 할 책이다.” 《퍼블리셔스 위클리》 《실은 나도 과학이 알고 싶었어 1 : 사소하지만 절대적인 기초과학 상식 126》은 미국 ‘국민 과학선생님’이 기초적인 과학 지식을 쉽고 재미있게 알려 주는 과학교양서다. 첨단과학 시대를 사는 오늘날 과학상식은 청소년과 성인을 막론하고 누구나 필수적으로 갖추어야 할 교양이 되었다. 하지만 일상적으로 마주치는 과학 원리에 대해 호기심을 품더라도 쉽게 이해되는 설명을 듣기는 어렵다. 이에 저자는 20여 년간 과학 칼럼을 연재하며 가장 많이 받았던 126가지 질문들을 엄선하여 독자들이 과학적 호기심을 푸는 동시에 삶과 세상에 대한 과학적 이해의 폭을 넓힐 수 있게 했다. ‘산소가 없는 우주에서 태양은 어떻게 불타는 걸까?’ ‘당황하면 왜 얼굴이 빨개질까?’ ‘인간의 기술이 진보하는 동안 왜 다른 동물들은 그러지 못했을까?’ 등 책 속 질문들은 우리가 당연하게 생각해서 의문조차 갖지 못했던 것부터 다소 심오하고 철학적인 것까지 광범위하다. 이런 질문에 대한 과학적 설명은 재미있는 읽을거리이면서, 꽉 막혔던 궁금증까지 해소해 준다. 과학에 전혀 관심이 없었던 사람도 과학이 너무 어려워 아예 알기를 포기했던 사람도, 이 책을 통해 과학의 즐거움을 발견하고 과학이 우리 삶과 얼마나 긴밀하게 관련되어 있는지 깨닫게 될 것이다.

서론

1장 우리 몸에 대한 궁금증을 풀어 보자

001 우리 몸에는 세포가 몇 개나 있을까?
002 왜 아기와 노인은 자주 아플까?
003 타고나는 점, 모반은 평생 사라지지 않을까?
004 피는 왜 하필 빨간색일까?
005 왜 몸에 안 좋은 음식일수록 당길까?
006 우리가 꾸는 악몽은 어떻게 나타나는 것일까?
007 치아 교정기는 어떻게 이를 바르게 만들까?
008 우리 몸이 O형을 제외한 다른 혈액형을 거부하는 이유는?
009 우리는 왜 눈물을 흘리는 것일까?
010 소아 당뇨병이란 무엇이고, 어떻게 걸릴까?
011 물을 지나치게 많이 마시면 익사할까?
012 재채기할 때 정말 심장이 멈출까?
013 왜 빙글빙글 돌면 구역질이 날까?
014 사람의 뼈는 어떻게 부러지고, 어떻게 낫는 걸까?
015 추울 때 왜 닭살이 돋을까?
016 손발톱은 왜 있을까?
017 사람은 무엇으로 이루어져 있을까?
018 심장은 어떻게 뛰는 걸까?
019 혈관 속 피는 왜 파랗게 보일까?
020 수두는 왜 아이보다 어른에게 치명적일까?
021 왜 머리를 다치면 기억상실증에 걸릴까?

2장 우리 몸의 신비를 좀 더 풀어 보자

022 인간의 몸에는 얼마나 많은 기관이 있을까?
023 딸꾹질은 왜 하며, 어떻게 멈출 수 있을까?
024 인종에 따라 피부색이 다른 이유는 무엇일까?
025 음치는 왜 생기는 걸까?
026 사람의 털은 무엇으로 만들어졌을까?
027 우리는 왜 나이를 먹을까?
028 바들바들 떨리는 눈꺼풀 경련, 왜 일어날까?
029 우리 몸은 어떻게 추운 날씨에 대비할까?
030 다운증후군은 무엇 때문에 발생할까?
031 인간은 어떻게 자랄까?
032 우리의 뇌는 어떻게 작동할까?
033 심장마비는 어떻게 처치할까?
034 마취는 어떻게 이루어지는 걸까?
035 왼손잡이와 오른손잡이는 어떻게 결정될까?
036 나이가 들면 왜 머리카락이 하얘질까?

3장 우리 몸에 대한 호기심을 끝까지 풀어 보자

037 우리는 어떻게 색을 볼까?
038 만능 암 치료제가 개발되는 날이 올까?
039 사람이 최대로 클 수 있는 키는 얼마나 될까?
040 가끔 근육 경련으로 잠에서 깨는 이유가 뭘까?
041 사람은 얼마나 빨리 달릴 수 있을까?
042 왜 뭔가를 한참 보고 나면 다른 색 잔상이 보일까?
043 왜 태풍이 오면 무릎이 쑤실까?
044 재채기할 때 눈이 감기는 이유는 무엇일까?
045 태닝 기계, 과연 안전할까?
046 혈압을 잴 때 청진기에서는 무슨 소리가 들릴까?
047 음료를 마시다가 웃으면 왜 코로 나올까?
048 우리 몸에는 근육이 몇 개나 있을까?
049 눈은 왜 깜빡일까?
050 당황하면 왜 얼굴이 빨개질까?
051 왜 가족 중 나 혼자만 금발일까?
052 우리 눈은 왜 나빠질까?
053 왜 헬륨을 마시면 목소리가 가늘어질까?
054 눈의 동공은 왜 까만색일까?
055 일란성 쌍둥이는 지문도 같을까?
056 방사선에 노출되면 왜 요오드 알약을 먹을까?
057 부검은 무엇이며 어떻게 할까?

4장 땅과 바다, 하늘에 대한 궁금증을 풀어 보자

058 뇌우는 왜 대부분 오후에 일어날까?
059 눈은 왜 하얀색일까?
060 그레이트솔트 호수에는 왜 소금이 있을까?
061 자연 상태에서 가장 낮은 온도는 몇 도일까?
062 왜 지평선은 하늘과 땅이 맞닿은 것처럼 보일까?
063 다이아몬드는 어떻게 자를까?
064 비는 왜 내릴까?
065 왜 버뮤다 삼각지대에서 실종 사고가 자주 발생할까?
066 강은 왜 구불구불할까?
067 피뢰침은 집을 보호하는 걸까, 번개를 끌어들이는 걸까?
068 뜨거운 공기는 위로 가는데, 왜 산의 정상이 평지보다 시원할까?
069 바닷물은 왜 짤까?
070 태평양의 깊이는 얼마나 될까?
071 비행기가 지나간 자리에 남는 하얀 연기는 뭘까?
072 고층 건물은 왜 땅으로 꺼지지 않을까?
073 구름은 어떻게 생기고, 색은 어떻게 형성될까?

5장 지구와 달의 비밀을 풀어 보자

074 지구는 왜 둥글까?
075 우주에는 공기가 없는데, 지구에는 어떻게 공기가 존재할까?
076 지구는 왜 회전할까?
077 지구상에서 가장 단단한 물질은 무엇일까?
078 지구는 어떻게 궤도에 머물까?
079 지구의 나이는 어떻게 알 수 있을까?
080 지구의 흙은 어떻게 만들어질까?
081 지구에는 왜 중력이 있을까?
082 아무것도 없는 공중에서 무엇이 바람을 일으킬까?
083 달은 왜 낮에도 보일까?
084 오존층이 계속 파괴되면 지구에 무슨 일이 일어날까?
085 달은 왜 크기와 색이 바뀔까?
086 모양을 바꾸는 달에는 어떤 이름이 붙었을까?
087 맑은 날 보름달 주위에 보이는 고리는 뭘까?
088 이른 아침 하늘에서 움직이는 밝은 빛은 뭘까?

6장 지구 밖 우주의 신비를 풀어 보자

089 달에는 왜 크레이터가 있을까?
090 인간이 화성에 갈 수 있을까?
091 토성의 고리는 무엇으로 이루어져 있을까?
092 타지 않고 태양에 얼마나 가까이 갈 수 있을까?
093 지구에서 금성까지 로켓을 타고 가면 얼마나 걸릴까?
094 달은 무거운데 왜 추락하지 않을까?
095 우리 은하는 얼마나 클까?
096 달은 조수에 어떻게 영향을 미칠까?
097 핼리 혜성은 언제 다시 올까?
098 행성은 어떻게 움직일까?
099 소행성이 미국에 떨어질 확률은 얼마나 될까?
100 별자리는 몇 개나 있고, 이름은 어떻게 지어질까?
101 산소가 없는 우주에서 태양은 어떻게 불타는 걸까?
102 목성에 있는 붉은 점의 정체는?
103 어떻게 인공위성은 하늘에서 항상 같은 위치에 있을까?
104 블랙홀은 대체 무엇일까?
105 밤하늘의 방문객, 별똥별은 무엇일까?
106 인간은 왜 자꾸 우주에 가려 할까?
107 우주의 다른 곳에 또 다른 생명체가 존재할까?

7장 과학기술에 대한 궁금증을 풀어 보자

108 인터넷은 어떻게 개발되었을까?
109 비행기는 어떻게 공중에 뜰까?
110 식물성 기름으로 자동차를 달리게 할 수 있을까?
111 헬리콥터는 어떻게 조종할까?
112 레이저는 어떻게 눈을 다치게 하지 않고 눈 수술을 할 수 있을까?
113 자동차를 설명할 때 쓰는 마력은 무엇일까?
114 왜 풍력으로 전기를 더 많이 만들지 않을까?
115 리모컨은 어떻게 작동할까?
116 마하는 어느 정도의 속도일까?
117 블루투스는 어떻게 작동하는 걸까?
118 최초의 총은 어떻게 작동했을까?
119 자석은 왜 서로 밀고 당길까?
120 레고는 어떻게 맞물리는 걸까?
121 로켓은 어떻게 작동할까?
122 스티로폼은 어떻게 만들까?
123 가솔린 외 어떤 연료가 자동차에 사용될 수 있을까?
124 날씨가 더우면 왜 기차 궤도가 휘어져 탈선이 일어날까?
125 활주로의 길이는 어떻게 정할까?
126 인간의 기술이 진보하는 동안 왜 다른 동물들은 그러지 못했을까?

감사의 말

011 물을 지나치게 많이 마시면 익사할까? 물은 입을 통해 몸에 들어와 소변, 땀, 수증기의 형태로 배출된다. 그런데 수분이 몸 밖으로 나가는 속도보다 유입되는 속도가 훨씬 빠르면 몸의 유동체가 묽어진다. 이때 신체는 세포의 안팎에 있는 전해질 농도를 유지하려 노력하는데, 삼투압으로 혈액의 전해질 농도(주로 나트륨과 마그네슘)가 세포의 전해질 농도보다 상대적으로 낮아짐으로써 세포가 부어오르게 된다. 만약 이런 현상이 뇌에서 일어나 뇌가 부어오르면 단단한 두개골에 막혀 압력이 올라간다. 이렇게 뇌가 두개골 내부에 갇혀 압박받는 상태가 되면 기능이 손상되는데, 두통이나 메스꺼움, 호흡곤란, 방향감각 상실, 근육 경련, 발작, 혼수상태 등의 증상이 나타나고 결국 사망에 이르게 된다.
-pp40-41, 1장 우리 몸에 대한 궁금증을 풀어 보자 044 재채기할 때 눈이 감기는 이유는 무엇일까? 재채기는 코의 이물질을 제거하기 위한 반사반응이다. 얼굴, 목, 그리고 가슴의 수많은 근육이 재채기를 할 때 동원된다. 재채기의 반사반응은 눈의 근육도 감기게 한다. 반사반응이란 뇌에서 신체가 반응하도록 프로그램화되어 있는 것이다. 그래서 재채기를 할 때 의도적으로 눈을 뜨는 건 불가능에 가깝다. 그런데 간혹 어떤 사람들은 재채기가 나오려 할 때 코를 막아 멈추기도 한다. (...) 평균적인 재채기의 속도는 야구 선수가 던지는 가장 빠른 야구공의 속도인 시속 160킬로미터 정도라고 알려져 있다. 하지만 TV프로그램 〈호기심 해결사〉의 아담 새비지와 제이미 하이네만이 과학 실험을 통해 재채기의 속도를 측정해 보니, 아담은 시속 56킬로미터, 제이미는 63킬로미터로, 기존에 알려진 160킬로미터에는 한참 못 미쳤다.
-pp103-104, 3장 우리 몸에 대한 호기심을 끝까지 풀어 보자
090 인간이 화성에 갈 수 있을까?화성은 생각처럼 아무 때나 갈 수 있는 곳이 아니다. 화성에 우주선을 보낼 수 있는 특정 시간대를 ‘발사 윈도(launch window)’라고 한다. 우주선은 반드시 정확한 발사 시간대에 이륙해 정확한 시간에 착륙하고, 임무를 수행한 뒤 복귀선과 만나야 한다. 발사 시간은 지구에 있는 발사대의 위치와 목표물의 위치, 즉 화성의 공전 위치에 따라 결정된다. 화성행 발사 윈도는 26개월마다 열린다. 우주선 발사는 움직이는 표적(화성)에 다트를 던지는 것과 비슷한데, 심지어 던지는 사람이 서 있는 땅(지구)도 움직이는 셈이다. (...) 물론 인간은 화성에 갈 수 있다(아직까지 유인우주선이 화성에 간 적은 없지만). 하지만 이 여정은 비용이 굉장히 많이 들고, 위험하며, 오랜 시간이 걸린다. 경제적인 효과는 말해 봐야 논쟁만 일으킬 뿐이다. 예를 들어, 화성의 토양에 철이 많다지만 철은 지구에도 엄청난 양이 있다. 달에는 3일이면 가지만 화성은 편도로 8개월이 걸린다. 잠시 머무른 뒤 돌아오는 데 또 8개월이 걸리니, 화성을 왕복하려면 최소 16개월 이상이 소모된다. 그 기간 동안 사방이 막힌 우주선 안에서 가족과 친구들로부터 멀리 떨어진 채 의료 시설도 이용하지 못하면서 매일 똑같은 동료들과 생활하려면 엄청난 정신력이 필요하다.
-pp197-198, 6장 지구 밖 우주의 신비를 풀어 보자
118 최초의 총은 어떻게 작동했을까?최초의 총은 기본적인 핸드 캐넌이었다. 이 화기는 단단한 철로 된 관으로, 한쪽은 열려 있고 반대쪽에는 작은 구멍이 나 있었다. 사용자는 화약을 관에 넣고 쇠공 총알을 밀어 넣은 뒤, 작은 구멍에 도화선을 끼워 넣었다. 도화선에 불을 붙이면 안에 있던 화약이 가스로 변해 반대쪽에 있는 쇠공을 엄청난 속도로 날려 보냈다. 몽골인들은 1200년대 핸드 캐넌을 사용했다. 이 초기 형태의 총은 총열이 길고 정확도가 매우 낮았으며 엄청나게 무거웠다. 요즘 핸드 캐넌은 권총이라고 불린다. (...) 화승총은 사수가 양손으로 잡고 바로 쏠 수 있었던 최초의 총기다. 이전의 총들은 한 손으로 총을 잡고 다른 한 손으로 화약을 준비하거나 성냥으로 불을 붙여야 했지만, 비로소 이런 과정이 필요 없어진 것이다. 총기를 발사하는 동안 사수가 목표물을 주시할 수 있게 만든 점도 매우 주요했다. 이렇게 중대한 변화를 일궈 낸 부싯돌식 발화장치는 300년 이상 사용됐다. 암석의 일종인 부싯돌은 쇠와 부딪히면 뜨거운 불꽃을 일으킨다. 화승총은 부싯돌을 발화장치에 설치해 화약에 불을 붙였다. 이 총은 미국의 독립전쟁 기간에 군인들의 주된 무기로 사용됐다.
-pp256-257, 7장 과학기술에 대한 궁금증을 풀어 보자

첨단과학 시대에 우리 삶과 세상을 움직이는 과학!
과학맹(盲)을 벗어나 우리가 과학적으로 살아야 할 이유우리는 왜 과학을 공부해야 할까? 과학은 우리를 둘러싼 주변 세상이 돌아가는 근본적인 원리와 구조를 파악하게 해 주는 도구다. 즉 사물이 어떻게 작동하고 어떤 방식으로 존재하는지 알려 준다. 기본 과학 원칙을 이해하면 첨단기술로 하루가 다르게 변화하는 세상과 미지의 우주를 더 깊게 탐구할 수 있다. 우리 세상이 어떻게 돌아가고, 왜 그렇게 되어 있는지 알려 주는 데 과학의 진정한 가치가 존재하는 것이다.
또 과학은 우리가 삶을 살아 나가는 데 중요하고 실용적인 단서를 제공한다. 과학적으로 사고하면 정보 수집 단계에서부터 정확도를 높여 최선의 결론에 이르는 확률을 높일 수 있다. 우리는 모르고 있어도 사실 과학은 우리 삶 곳곳에서 그 힘을 발휘한다. 점심 메뉴 선택과 같이 보통 사람이 일상에서 시시각각 내리는 결정에서부터, 국토 개발과 같이 정부가 국가의 미래와 관련된 사업에 내리는 결정까지 모두 과학을 근거로 정해지기 때문이다. 책상머리 과학을 벗어나 손에 잡히는 흥미진진한 과학 이야기
‘과학의 가치는 실용성만이 아니라 즐거움에도 있다’
“과학자는 자연 안에 즐거움이 있고, 또 그 즐거움 속에 아름다움이 있기에 과학을 연구한다.”
-앙리 푸앵카레(Henri Poincare, 1854~1912)저자는 미국대통령 과학교사상을 여섯 차례 수상하고, 콜어워드, 탠디어워드 등 수많은 과학교사상을 받은 40여 년 경력의 과학교사이자 과학 칼럼니스트다. 하지만 여덟 명의 형제자매와 함께 어린 시절을 위스콘신주 시골 농장에서 보낸 ‘시골 아저씨’이기에 때론 구수한 감성과 입담을 발휘한다. 과학과 담을 쌓았던 ‘문과인’이나 과학이라면 아예 고개를 가로젓는 ‘과포자’도 이 책을 흥미롭게 읽을 수 있는 이유다.
이 책은 과학의 의미와 재미를 전하고자 하는 마음에서 사소하고 엉뚱한 질문부터 보다 깊고 본질적인 사고를 요하는 질문까지 함께 실고, 그 속에 숨은 과학 원리와 지식을 우리 가까이로 끌어온다. 처음 이 책을 읽는 독자들은 우리 몸의 세포 개수, 손발톱이 있는 이유 등을 알아보며 호기심을 해결하는 작은 쾌감을 느낄 것이다. 그리고 지구의 나이, 우리 은하의 크기 등 지구와 우주의 역사를 살펴보는 부분에 이르면 신비함과 경이로움을 느끼며 과학의 즐거움, 지식이 주는 기쁨을 발견할 것이다. 실은 나도 과학이 알고 싶었어 1: 사소하지만 절대적인 기초과학 상식 126
인체, 지구과학, 천문학, 기술과학 편 1권에서는 인체와 지구, 우주의 신비 그리고 과학기술을 중점적으로 다룬다. 먼저 혈액, 손톱, 털 등 우리 신체 곳곳을 둘러보며 세포와 장기, 생명이 어떤 관계에 있는지 설명하고, 우리가 의식하지 못하는 가운데 우리 몸속에서 일어나는 수많은 현상을 흥미진진하게 설명한다.
이어서 지구와 우주의 역사와 비밀을 풀어 보며 우리의 행성 지구와 달, 태양계, 그리고 우주를 더 많이 이해하도록 돕는다. 대기의 기능을 알아보고 온난화 현상이 왜 일어나는지, 또 이를 위한 대책은 무엇인지 살펴보는 데서 시작해 블랙홀은 무엇인지, 우주의 다른 곳에 생명체가 있을 가능성은 얼마나 되는지도 가늠해 본다.
우리가 일상에서 사용하는 사물의 원리를 알아보는 일도 빼놓지 않았다. 인터넷, 비행기, 자동차, 레이더, 레고 등의 원리를 알아보는 일은 흥미진진하며, 풍력과 바이오연료, 대체 에너지에 대해 살펴보는 일은 기술 진보를 통해 환경 문제의 해결을 모색하는 인류 전체의 고민에 동참하도록 한다.
이 책은 이렇게 유용할 뿐만 아니라 재미있고, 사소한 듯 보이지만 우리가 사는 세상을 움직이는 절대적인 기초과학 상식 126가지를 풀어 놓아, 과학적 교양을 쌓고 좀 더 과학적으로 세상을 이해하는 눈을 갖추게 해 준다.