사소하지만 절대적인 기초과학 상식 124 | 화학 물리 생물 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 2 : 사소하지만 절대적인 기초과학 상식 124》는 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 124가지 질문들을 엄선하여 독자들이 과학적 호기심을 푸는 동시에 삶과 세상에 대한 과학적 이해의 폭을 넓힐 수 있게 했다. ‘냉장고는 왜 차가울까?’ ‘두 물체가 충돌하면 왜 소리가 날까?’ ‘과학이란 정확히 뭘까?’ 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 과학기술에 대한 호기심을 풀어 보자

001 할로겐 전등은 뭘까?
002 무한 동력 장치를 만들 수 있을까?
003 녹는 실은 어떻게 만들까?
004 커다란 배가 어떻게 물 위에 뜰까?
005 비행기가 번개에 맞으면 어떻게 될까?
006 프리즘은 어떻게 작동하는 걸까?
007 레이더는 어떻게 작동할까?
008 휴대전화는 어떻게 작동할까?
009 전구는 어떻게 작동할까?
010 레이저는 어떻게 물체를 자를까?
011 산소발생기란 무엇일까?
012 벽걸이 텔레비전은 어떻게 작동할까?
013 냉장고는 왜 차가울까?
014 위조지폐 탐지 펜은 어떤 원리일까?
015 토스터에 있는 금속선은 어떻게 열을 얻고 유지할까?
016 핵 발전소를 왜 더 많이 짓지 않을까?
017 야광봉은 어떤 원리일까?
018 터치 램프는 어떻게 작동할까?

2장 매혹적인 화학의 세계로 들어가 보자

019 냄새도 없는 일산화탄소가 왜 그렇게 위험할까?
020 양파를 자르면 왜 눈물이 날까?
021 불꽃놀이의 색은 어떻게 만들까?
022 물은 수소와 산소로 구성돼 있는데, 왜 타지 않을까?
023 유리는 어떻게 만들까?
024 음식의 칼로리는 어떻게 계산할까?
025 휘발유는 어떻게 만들어지고 어떻게 차를 움직일까?
026 불이란 뭘까?
027 불꽃의 어느 부분이 가장 뜨거울까?
028 납은 무엇으로 이루어져 있을까?
029 얼음은 왜 물 위를 떠다닐까?
030 공기 중에서 어떻게 산소만 걸러서 산소탱크에 넣는 걸까?
031 이스트는 왜 오븐에서 부풀까?
032 100칸이 넘는 기차에 붙은 표지 ‘용융 황’은 무슨 뜻일까?
033 헬륨 풍선은 공중에 뜨는데, 공기를 채운 풍선은 왜 뜨지 않을까?
034 물과 기름은 둘 다 액체인데, 왜 섞이지 않을까?
035 종이는 시간이 지나면 왜 노랗게 될까?
036 원소 주기율표는 어떻게 만들었을까?
037 경수가 센물이라면 중수는 뭘까?
038 샴푸는 어떻게 모발을 깨끗하게 할까?

3장 원자와 분자, 소리에 대해 알아보자

039 양자물리학이란 뭘까?
040 원자를 쪼개면 어떻게 될까?
041 야광 물체의 원리는 뭘까?
042 혀로 배터리가 죽었는지 아닌지 알 수 있을까?
043 휴대전화에서 나오는 방사선도 암을 일으킬까?
044 암 치료에 방사선이 어떻게 사용될까?
045 무엇이 물체를 투명하게 만들까?
046 원자 폭탄은 어떻게 작동할까?
047 아인슈타인의 공식 E=mc2은 원자 폭탄에 어떤 역할을 했을까?
048 X-레이를 찍을 때 왜 납 차폐물이 필요할까?
049 플루토늄은 무엇이고, 왜 핵폭탄에 사용될까?
050 세상에서 가장 정확한 시계는 무엇일까?
051 눈에 보이지 않는 원자의 존재를 어떻게 알 수 있을까?
052 방사선은 무엇이고, 우리 몸에서 어떤 일을 할까?
053 정전기가 난 옷들은 왜 서로 붙을까?
054 음속 폭음은 무엇이고 어떻게 생기는 걸까?
055 음악과 수학은 어떤 관계일까?
056 소리는 왜 물속에서 더 빨리 이동할까?
057 눈이 내리면 왜 조용해질까?
058 콤팩트디스크는 어떻게 작동할까?
059 두 물체가 충돌하면 왜 소리가 날까?

4장 동식물과 다른 생물들의 신비를 풀어 보자

060 씨앗은 어떻게 나무가 될까?
061 물고기도 잠을 잘까?
062 식물의 뿌리는 어떤 역할을 할까?
063 스컹크의 방귀 냄새는 왜 구릴까?
064 뱀은 왜 물까?
065 꽃은 어떻게 색을 낼까?
066 고양이는 흰색과 검은색을 구별할까?
067 불가사리는 어떻게 다리가 다시 자랄까?
068 호박벌은 작은 날개로 어떻게 멀리 날 수 있을까?
069 새들은 왜 노래할까?
070 해바라기는 왜 항상 태양을 쳐다볼까?
071 지구 최초의 개는 어땠을까?
072 박테리아는 어디에서 살까?
073 세상에서 가장 똑똑한 동물은 무엇일까?
074 반려동물과 주인은 서로 이해할까?
075 개들은 왜 꼬리를 흔들까?
076 과학자들은 공룡의 나이를 어떻게 알까?
077 앵무새는 어떻게 말을 할 수 있을까?
078 소는 어떻게 먹은 걸 되새김질할까?
079 개들은 왜 침을 흘릴까?

5장 과학의 과거와 가장자리를 훑어보자

080 왜 1905년은 ‘아인슈타인의 특별한 해’로 불릴까?
081 미적분을 발견한 사람은 누구일까?
082 대장균은 언제 어떻게 발견됐을까?
083 맨 처음 망원경으로 다른 행성을 발견한 건 언제일까?
084 선사시대 사람들은 왜 스톤헨지를 만들었을까?
085 옛날엔 빛의 속도를 어떻게 계산했을까?
086 공룡은 어떻게 멸종했을까?
087 빙하기는 어떻게 일어나고, 다음은 언제일까?
088 우리는 우주에 홀로 있는 존재일까?
089 세뇌는 어떻게 하는 걸까?
090 마술사들은 어떻게 사람을 반으로 자를까?
091 사람이 하늘을 날려면 얼마나 큰 날개가 필요할까?
092 미래에는 타임머신을 만들 수 있을까?
093 텔레파시는 정말 있을까?
094 사람에게 치명적인 에너지는 어느 정도일까?
095 자연발화는 가능한 일일까?
096 별자리로 운명을 알 수 있을까?

6장 엉뚱한 호기심도 과학으로 풀어 보자

097 윤년은 왜 있을까?
098 왜 어떤 사람은 다른 사람들보다 더 똑똑할까?
099 왜 일부 국가에서는 좌측통행을 할까?
100 911테러 때 쌍둥이 빌딩이 다 무너져 버린 이유는 뭘까?
101 동전은 어떻게 만들어질까?
102 여름에 도로 위로 보이는 물웅덩이는 뭘까?
103 배기가스는 왜 해로울까?
104 왜 비누는 향기가 좋은데 맛이 없을까?
105 왜 스쿨버스에는 안전띠가 없을까?
106 어떻게 껍데기 안의 땅콩에 소금을 입힐까?
107 골프공은 어떻게 휘어져 날아가는 걸까?
108 왜 테니스공에는 솜털이 있을까?
109 지구에는 얼마나 많은 사람이 살까?
110 자동차 사고가 일어날 확률은 얼마나 될까?
111 왜 무게의 단위 ‘파운드(Pound)’를 lb.로 나타낼까?
112 기계식 당구대는 큐볼을 어떻게 구분하는 걸까?
113 존 F. 케네디 묘지의 꺼지지 않는 불은 어떤 원리일까?
114 왜 미국 선거는 화요일에 열릴까?
115 왜 1마일은 5280피트일까?
116 전자레인지는 어떻게 음식을 익힐까?
117 왜 자동차 휠은 가끔 뒤로 구르는 것처럼 보일까?
118 닭이 먼저일까, 달걀이 먼저일까?
119 자동차와 벽의 충돌, 자동차와 자동차의 충돌 중 피해가 큰 쪽 은?
120 지구 반대편으로 구멍을 뚫고 들어가면 무슨 일이 일어날까?
121 주 고속도로 속도 제한이 시속 105킬로미터인 이유는 뭘까?
122 종이는 어떻게 만들까?
123 왜 맨홀 뚜껑은 둥글까?
124 과학이란 정확히 뭘까?

감사의 말

020 양파를 자르면 왜 눈물이 날까?양파를 썰거나 다질 때 양파의 세포에서 효소가 방출된다. 이렇게 나온 효소, 알리나아제와 최루 물질 신타아제는 함께 방출된 또 다른 물질, 아미노산 술폭시드를 분해한다. 이 반응은 불안정한 술펜산을 형성하는데, 술펜산은 휘발성 가스가 되며 안정화한다. 이 가스가 눈에 들어가면 우리 눈을 촉촉하게 유지해 주는 수분과 반응한다. 술펜산이 눈에서 눈물과 섞이면 자동차 배터리에 있는 독성물질인 황산을 형성한다. 황산을 감지한 우리 눈의 말단 신경은 즉시 뇌에 신호를 보내고 뇌는 다시 눈물길에 ‘이 자극적인 물질을 희석해 우리 눈을 보호하라’고 메시지를 보낸다. 그 결과 보호 수단으로 눈물이 흐르게 된다.
-pp55-56, 1장 과학기술에 대한 호기심을 풀어 보자 075 개들은 왜 꼬리를 흔들까?개가 꼬리를 흔드는 행동은 사람이 미소를 짓거나 고개를 끄덕이는 것과 같다. 개는 사람을 보고 꼬리를 흔들기도 하지만, 다른 개나 고양이, 쥐, 말을 봐도 꼬리를 흔든다. 사실, 살아 있는 모든 것에 꼬리를 흔드는 듯 보인다. 꼬리 흔들기는 의사소통의 한 가지 형태다. (...) 강아지들은 생후 약 30일이 되기 전에는 꼬리를 흔들지 않는다. 그전에는 먹고 자는 게 전부라 의사소통이 필요가 없다. 그러다 6~7주 정도 지나면 다른 개들과 사회적으로 교류하기 시작한다. 놀고, 싸우고, 할퀴고, 밀치고, 쫓고, 껴안는다. 싸울 의사가 없음을 꼬리를 이용해 전달하는 법을 이때 배운다. (...) 짖는 것과 달리 꼬리 흔들기는 조용한 의사소통 방법으로, 그 발달에 대해 이렇게 설명하는 이론도 있다. 오래전 개들은 사냥할 때 짖으면 먹이가 달아날 수 있으니, 꼬리를 조용히 흔들어 다른 개들에게 먹이를 거의 다 잡았다는 신호를 보냈다. 그리고 이 행동은 의식적이라기보다 본능에서 비롯됐을 가능성이 높다.
-pp168-169, 4장 동식물과 다른 생물들의 신비를 풀어 보자 093 텔레파시는 정말 있을까?ESP(ExtraSensory Perception), 즉 초능력은 오감을 넘어선 불가사의한 능력을 말한다. 예지력은 무언가의 위치나 미래의 사건을 일반적인 감각을 넘어 알아내는 능력이다. 염력은 정신의 힘으로 물체를 옮긴다. 텔레파시나 독심술은 오감을 초월하는 소통 수단이다. ‘초자연적 현상’은 이렇게 과학적으로 설명할 수 없는 수많은 것을 포괄적으로 일컫는 용어다. 초능력의 확실한 증거는 찾기 힘들며 대개 이야깃거리 수준이다. 텔레파시도 과학적 실험을 많이 거쳤지만, 실제로 인정된 사례는 없는 듯하다. (...) 자신이 생각만으로 물체를 움직이거나 구부릴 수 있다고 주장하는 사람들이 몇몇 있었다. 이스라엘계 영국인 유리 겔라는 숟가락 구부리기로 유명했지만, 그의 능력은 사기로 판명 났다. 숟가락 구부리기는 흔한 무대 마술이다. 1973년 겔라는 속임수를 잘 아는 아마추어 마술사 조니 카슨 앞에서 어떤 숟가락도 구부리지 못했다.
-pp204-205, 6장 엉뚱한 호기심도 과학으로 풀어 보자 123 왜 맨홀 뚜껑은 둥글까?마이크로소프트사의 면접시험에 출제된 뒤 유명해진 문제다. 이 문제는 정확한 대답을 얻기보다는 지원자의 심리 상태나 침착성, 스스로 생각하는 능력을 평가하기 위해 출제됐다. 모든 맨홀의 입구에는 돌출된 부분이 설치되어 뚜껑을 받치고 있다. 즉 뚜껑이 입구보다 크기 때문에 둥근 맨홀 뚜껑은 둥근 입구 안으로 떨어지지 않는다. 하지만 정사각형이나 직사각형의 맨홀 뚜껑은 비스듬히 세워서 돌리면 네모난 구멍 안으로 빠질 수 있다. 정사각형이나 직사각형은 한 변의 길이보다 대각선 길이가 길어 가능하다. (...) 또 맨홀 뚜껑은 대개 20킬로그램이 넘어 무거운 편인데, 둥글게 만들면 입구까지 굴려서 쉽게 이동시킬 수 있다. 마지막으로 둥근 맨홀을 뚜껑으로 덮을 때는, 굳이 모서리를 맞추지 않아도 된다.
-pp258-259, 3장 우리 몸에 대한 호기심을 끝까지 풀어 보자

[출간 의의 및 특징]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 휴대전화나 벽걸이 텔레비전의 원리 등을 알아보며 호기심을 해결하는 작은 쾌감을 느낄 것이다. 그리고 개가 꼬리를 흔드는 이유, 미적분의 발전, 빛의 속도 측정 등 생명 진화와 과학 발전의 역사를 살펴보는 부분에 이르면 신비함과 경이로움을 느끼며 과학의 즐거움, 지식이 주는 기쁨을 발견할 것이다. 실은 나도 과학이 알고 싶었어 2: 사소하지만 절대적인 기초과학 상식 124
화학, 물리, 생물, 기술과학 편 2권은 과학의 큰 갈래로서 현재의 응용과학, 기술과학의 토대라 할 수 있는 물리학, 화학, 생물학의 원리를 살펴본다. 또한 1권에서 미처 다루지 못했던 기술과학 이야기를 풀어내고, 과학의 가장자리와 역사, 일상생활 속 과학적 호기심도 해소해 본다.
먼저 야광봉의 원리나 정전기 현상으로 쉽게 원자, 분자와 에너지를 이해할 수 있도록 하고, 원자폭탄의 원리를 쉬운 그림과 함께 설명함으로써 양자역학의 개념을 알 수 있도록 하여 물리학의 기본을 쌓게 해 준다. 우리의 시각, 촉각, 후각, 미각 등 모든 감각과 연관된 화학 분야는 물과 기름은 왜 섞이지 않는지, 양파를 자르면 왜 눈물이 나는지, 불꽃의 어느 부분이 가장 뜨거운지 등 생활에서 직접 경험하는 원리로써 알아 간다.
물고기의 잠, 호박벌 비행의 비밀, 꽃이 색깔을 갖는 메커니즘, 개가 꼬리를 치는 이유 등을 통해서는 생물의 생명 구조와 기능, 성장, 분류, 번식에 대해 살펴보고, 당구대 큐볼의 구분, 맨홀 뚜껑이 둥근 이유 등을 통해 다소 엉뚱한 호기심을 푸는 기회도 가져 본다. 또 자연발화, 텔레파시, 9·11 테러 등 다소 믿기 힘든 음모론으로 비쳐지는 내용을 분석하는 과정에서 흥미를 충족하는 동시에 과학적 사고를 기를 수 있다.
이 책은 이렇게 유용할 뿐만 아니라 재미있고, 사소한 듯 보이지만 우리가 사는 세상을 움직이는 절대적인 기초과학 상식 124가지를 풀어 놓아, 과학적 교양을 쌓고 좀 더 과학적으로 세상을 이해할 수 있는 눈을 갖출 수 있도록 해 준다.