“쿠키를 굽다 보면, 우주가 보인다!” 양자역학부터 유전, 카오스, 빅뱅까지 베이킹으로 배우는 과학 수업 과학을 모르는 것은 더 이상 당연하지 않다. 찰스 스노가 『두 문화』에서 셰익스피어의 희곡을 상식으로 여기면서도 엔트로피를 모르는 것은 당연하게 여기는 지식인을 나무란 일도 거의 70년 전의 이야기다. ‘AI’를 주제로 백일장이 열리면 이과 학생들은 인공지능을, 문과 학생들은 조류 독감에 대해 쓴다는 이야기도 철 지난 농담이 되었다. 이제 사람들은 일상적으로 ‘알고리즘’을 이야기하며, SNS나 전자책이 ‘보상 회로’나 학습 효과에 미치는 영향을 걱정하고, 과학적으로 검증된 ‘저속 노화’ 방법들을 검색하며, 업무 효율을 높이기 위해 ‘생성형 인공지능’의 새로운 기능을 배운다. 하지만 과학은 여전히 어렵기만 하다. 엔트로피를 알려면 열과 온도, 일을 알아야 한다고 하고, 일을 알려면 힘을, 힘을 알려면 질량과 가속도를 알아야 한다는 말부터 듣는다. 어디서부터 시작하면 좋을지조차 막막한 이런 과학, 누가 떠먹여줄 수는 없을까? 뉴욕대학교 교수이자 과학 전문 작가인 제프 엥겔스타인이 과학커뮤니케이터 항성(강성주)을 번역자로 만나 『우주를 만드는 16가지 방법』을 고민의 해결책으로 제시한다. 어디서나 마주하게 되는 기초 단어들을 모은 ‘필수 영단어집’처럼, 이 책은 핵융합, 원자 구조, 양자역학, 진화, 유전, 열역학과 같은 피하기 어려운 과학 개념 16개를 엄선해 설탕이나 소금, 베이킹소다, 우유와 쿠키, 버터와 달걀, 반죽과 같은 식재료를 준비하거나 쿠키 또는 빵을 만드는 과정에 빗대어 풀이해 준다. 그렇다고 이런 비유들이 단지 호기심이나 흥미를 유발하기 위한 것만은 아니다. 오히려 뉴욕대학교 교수로서 강의실뿐 아니라 팟캐스트를 비롯한 여러 매체를 통해 원자 구조부터 우주의 진화에 이르는 과학의 눈부신 발견들을 게임과 연결해 소개해 온 저자의 오랜 경험을 바탕으로, 신중하게 선택되어 독자들로 하여금 복잡한 개념이나 원리의 핵심을 곧장 이해하도록 한다.

저자 : 제프 엥겔스타인 소프트웨어 엔지니어. 매사추세츠공과대학교(MIT)에서 물리학, 전기공학, 고대사를 전공한 공학자로서, 소프트웨어 개발 회사의 최고기술책임자(CTO)이자 최고운영책임자(COO)로 일하고 있습니다. 뉴욕대학교 교수로서 학생들에게 게임 설계를 가르치면서 다양한 게임 개발에도 직접 참여하고 있으며, 팟캐스트를 비롯한 여러 매체를 통해 원자 구조부터 우주의 진화에 이르는 과학의 경이로운 발견들을 게임과 연결해 소개하고 있습니다. 『우주를 만드는 16가지 방법』은 그동안 쌓은 전문 지식, 그리고 복잡한 원리를 가장 쉽고 정확하고 빠르게 설명하는 방법에 대한 오랜 관심이 빚어낸 결과물입니다. 역자 : 항성 과학커뮤니케이터. 130만 구독자 유튜브 채널 ‘안될과학’의 진행자. 미국 텍사스대학교 오스틴에서 물리학과 천문학을 공부하고, 아이오와주립대학교에서 천체물리학 박사 학위를 받았습니다. 한국천문연구원 선임연구원과 국립과천과학관 기상연구사를 역임했으며, 현재는 EBS 〈취미는 과학〉, KBS 〈이슈 Pick, 쌤과 함께〉 등 다양한 방송에 출연하며 복잡한 과학 개념들을 친근하고 알기 쉽게 풀어내며 과학의 대중화에 앞장서고 있습니다.

프롤로그 CHAPTER 1 밀가루로 알아보는 암흑 물질 CHAPTER 2 설탕으로 알아보는 핵융합 CHAPTER 3 소금과 베이킹소다로 알아보는 원자 구조 CHAPTER 4 쿠키 파티로 알아보는 쿼크 CHAPTER 5 우유와 쿠키로 알아보는 양자역학 CHAPTER 6 버터와 베이킹 대회로 알아보는 진화 CHAPTER 7 달걀로 알아보는 유전공학 CHAPTER 8 쿠키 장식으로 알아보는 배아 발달 CHAPTER 9 황설탕 3/4컵으로 알아보는 불확실성 CHAPTER 10 제빵과 아이스크림 샌드위치로 알아보는 열역학 CHAPTER 11 반죽으로 알아보는 엔트로피 CHAPTER 12 바닐라로 알아보는 카오스 CHAPTER 13 쿠키 모양 틀로 알아보는 복잡성 CHAPTER 14 건포도 오트밀 쿠키로 알아보는 프랙털 CHAPTER 15 노릇노릇한 색으로 알아보는 외계 행성 CHAPTER 16 초콜릿 칩으로 알아보는 빅뱅 에필로그 감사의 말 추천 도서

전자의 발견과 더불어 톰슨은 ‘자두 푸딩’이라고 불리는 원자 모델을 제안했습니다. 자두 푸딩은 자두, 건포도, 다른 과일들로 만드는 전통적인 영국식 디저트인데, 여러분이 잘 알고 있는 과일 파운드케이크와 비슷해요. 톰슨은 원자가 양전하를 띠는 물질의 공(케이크)과 그 안에서 둥둥 떠다니는 전자(건포도)로 이루어져 있다고 주장했어요. 저는 이것을 M&M 쿠키에 빗대어 생각하는 것을 더 좋아해요. M&M 초콜릿이 전자 역할을 하는 셈이지요. 톰슨에 따르면, 전기적으로 중성인 우리의 쿠키는 그 안에 있는 M&M 개수에 따라 어떤 원소인지가 결정됩니다. 수소는 1개, 탄소는 6개, 산소는 8개의 M&M을 가진다는 것이었지요. ■39쪽-40쪽

양자역학은 근본적으로 그 어떤 것도 확실히 정해져 있지 않다고 말합니다. 달리 말하면, 모든 것이 무작위적이라는 것이지요. 하지만 에너지와 입자의 움직임이 완전히 무작위적이라면, 어떻게 이 모든 것들이 제대로 굴러갈 수 있는 것일까요? 저는 지금 의자에 앉아 있는데, 의자를 이루고 있는 원자들이 갑자기 모두 왼쪽으로 1미터 이동한다면, 저는 곧장 바닥으로 떨어지고 말 것입니다. 비록 의자에 앉으려다가 실수로 어설프게 넘어질 수는 있어도, 의자가 저절로 위치를 바꾸는 일은 없지요. 왜 일상생활에서는 양자역학의 무작위성을 경험하지 못하는 것일까요? 이 질문에 답하려면, 우리는 쿠키를 높이 던져보아야 합니다. 여기 맛있는 쿠키들이 있습니다. ■63쪽

우리가 가진 레시피에는 160℃에서 12분 동안 굽는 것으로 적혀 있으니, 대부분의 쿠키는 그것에 해당하는 칸 안에 들어갈 것입니다. 하지만 항상 기계처럼 정확할 수는 없으니, 그 주변의 다른 칸들에도 쿠키가 채워지겠지요. 마치 쿠키 구름처럼 보일 거예요. 진화에서는 이를 개체군(population)이라고 합니다. 그 안의 모든 개체는 서로 비슷하지만 똑같지는 않지요. 만약 우리가 이 쿠키들을 대회에 가지고 가면, 사람들이 어떤 쿠키를 가장 선호하는지 파악할 수 있을 것입니다. 그러면 다음번에는 사람들이 좋아하지 않는 쿠키는 만들지 않고, 사람들이 좋아하는 쿠키만 만들어 갈 수 있겠지요. 다음 표에서 보이는 것처럼, 중간 진하기 정도의 파란색을 가진 칸에 있는 쿠키가 가장 인기 있었습니다. ■75쪽-76쪽

결국 세포에서 우리의 ‘레시피’가 저장되는 곳은 DNA예요. DNA는 거대한 사슬로 연결된 네 가지 다른 분자들로 구성되어 있지요. 이 네 가지 분자의 패턴이 바로 생명의 레시피인 셈이지요. 이 네 가지 분자는 아데닌(adenine), 시토신(cytosine), 구아닌(guanine), 티민(thymine)으로, 보통은 이 분자들 이름의 앞 글자를 따서 ‘A’, ‘C’, ‘G’, ‘T’라고 부릅니다. (우리가 동물(Animal), 초콜릿 칩(Chocolate chip), 진저맛(Ginger), 토피넛(Toffee nut) 쿠키를 구운 이유입니다.) 쿠키 공장에 갇혔을 때 우리는 알파벳의 모든 글자와 구두점과 같은 특수문자를 표현하기 위해 3개의 쿠키를 한 그룹으로 사용했습니다. DNA도 마찬가지예요. 20개의 아미노산을 암호화하기 위해 세포 안의 장치들은 방금 소개한 4개의 뉴클레오타이드(nucleotide)를 읽어냅니다. 다시 말해, 뉴클레오타이드는 DNA를 구성하는 기본 분자이고, 세포는 이 네 종류의 뉴클레오타이드를 3개씩 묶어 한 그룹으로 사용합니다. ■91쪽

예를 들어, 여러분이 쿠키를 2개의 오븐 선반에 나누어 굽는다면, 아래쪽 선반의 쿠키가 위쪽 선반의 쿠키보다 열원으로부터 더 멀리 떨어져 있기에 더 천천히 구워지는 것을 눈으로 확인할 수 있을 거예요. 분자들의 충돌로 열이 한 곳에서 다른 곳으로 퍼지는 과정을 ‘전도(conduction)’라고 합니다. 공기 분자들이 쿠키와 충돌하면서 자신들의 에너지를 쿠키의 분자들에게 전달하지요. 이 과정에서 쿠키 분자들에 열을 전달한 공기 분자들은 에너지를 잃고 식어갑니다. 이렇게 에너지를 잃은 공기 분자들은 더 뜨겁고 에너지가 높은 공기 분자들이 자신들과 부딪쳐 다시 에너지를 높여주기를 기다립니다. 그래야 다시 쿠키와 충돌할 수 있는 에너지를 갖게 되거든요. 다시 한번, 이 과정에는 시간이 걸립니다. ■124쪽

놀랍게도, 이론적으로 건포도 오트밀 쿠키의 가장자리 길이는 무한입니다. 하지만 쿠키의 넓이는 유한하지요. 쿠키보다 조금 더 큰 원 안에 쿠키를 넣으면 쿠키가 들어가니까요. 하지만 쿠키의 가장자리는 자세히 들여다볼수록 구불구불한 굴곡들이 끊임없이 나타나면서 계속 길어지기만 합니다. 이런 모양을 ‘프랙털(fractal)’이라고 합니다. 건포도 오트밀 쿠키처럼 넓이는 한정되어 있지만, 가장자리의 길이는 무한인 도형들이 있는데요. 그중에서 가장 단순한 것이 바로 코흐 눈송이(Koch snowflake)입니다. ■170쪽

★ 물리학자 김범준 교수 추천 ★ ★ 생물학자 김응빈 교수 추천 ★ ★ 과학커뮤니케이터 항성 번역 ★ “복잡한 과학 개념들을 쿠키를 굽는 친숙한 과정 속에 절묘하게 녹여낸, 놀랍도록 창의적인 과학 교양서입니다. 밀가루, 설탕, 베이킹소다, 초콜릿 칩 같은 음식 재료들이 핵융합, 원자 구조, 양자역학, 진화 같은 과학의 핵심 원리들과 연결되면서, 하나의 요리 레시피처럼 읽힙니다. 하지만 이 책이 진짜 특별한 이유는 흥미로운 비유에 머무르지 않고 과학의 핵심을 정확하고 깊이 있게 짚어낸다는 점입니다. 항성의 맛깔스러운 번역으로 과학의 정밀함, 유쾌한 유머, 주방에서의 생생한 감각이 한데 어우러져 ‘과학은 어려운 것’이라는 편견을 깨주는, 선물 같은 책입니다.” ─김응빈, 연세대학교 시스템생물학과 교수 · 유튜브 ‘응생물학’ 운영자 우유와 쿠키로 알아보는 ‘양자역학’, 바닐라로 알아보는 ‘카오스’, 버터와 베이킹 대회로 알아보는 ‘진화’, 달걀로 알아보는 ‘유전학’, 과자의 색으로 알아보는 ‘외계 행성’, 초콜릿으로 알아보는 ‘빅뱅’, … 과학커뮤니케이터 항성이 전하는 과학의 16가지 기본 재료들! 과학자들의 말마따나 과학이 어디에나 있다면, 우리가 일상적으로 마주하는 사물이나 경험에서 시작하는 것이 좋지 않을까? 이 책은 우리가 디저트 가게나 빵집에서 자주 접하는 쿠키나 빵, 그리고 그것들을 굽고 만들어 가는 친숙한 과정에서 과학을 발견한다. 예를 들어, 공중에서 회전하는 밀가루 반죽과 그것에 담긴 글루텐으로 전자기력과 중력을 알아보고, 특정한 규칙에 따라 쿠키를 포장하거나 배열하는 방식으로 기본 입자 중 하나인 쿼크와 그것의 맛깔(flavor), 또는 유전자의 염기 서열이 아미노산을 부호화하는 방법을 들여다보고, 쿠키 재료들을 제아무리 섞거나 뒤집어도 처음으로 되돌아가지 않는 현상으로는 엔트로피를 짚어보거나 더 나아가 양자역학의 무작위성에도 불구하고 어떻게 우리의 일상이 안정적으로 흘러가는지를 탐구한다. 한편 인기 없는 쿠키들이 점점 사라지고 그조차도 고객들의 취향이 변함에 따라 달라지는 현상을 두고는 변이, 복제, 선택이라는 진화의 기본 원리들을 요약하고, 냉장고 없이 아이스크림을 만드는 노하우를 통해 전도, 대류, 복사라는 열의 전달 원리와 열역학의 기본 법칙들을 알아보고, 굽기에 따라 달라지는 쿠키의 색들로는 아주 멀리 떨어진 외계 행성이라도 어떻게 그것의 구성 성분을 알아낼 수 있는지를 파헤치고, 오븐 속에서 쿠키 반죽이 빠르게 팽창하는 모습을 관찰하며 우주의 기원으로까지 나아간다. “과학을 알기 위해 망원경과 현미경이 꼭 필요한 것은 아닙니다. 우주 어디서나 똑같은 과학은 우리 주변의 일상에서도 그 모습을 드러냅니다. 맛있는 쿠키에도 온갖 과학이 담겨 있지요. 이 책은 레시피를 따라 재료를 반죽해 오븐에서 구워 내는 쿠키로 과학을 알려줍니다. 밀가루의 글루텐 성분으로 우주의 암흑 물질을, 초콜릿 칩 쿠키로는 원자 구조와 우주의 팽창을 설명합니다. 생명의 진화는 레시피를 조금씩 바꾸면서 가장 맛있는 쿠키를 만들어 가는 과정에 비유해 알려주지요. 쿠키 한 조각에도, 오븐 속에도, 온 우주가 담겨 있습니다.” ─김범준, 성균관대학교 물리학과 교수 · 유튜브 ‘범준에 물리다’ 진행자 『우주를 만드는 16가지 방법』은 한국천문연구원 선임연구원과 국립과천과학관 기상연구사를 역임하고 현재 EBS 〈취미는 과학〉과 130만 구독자 유튜브 채널 ‘안될과학’의 진행자를 맡고 있는 항성(강성주)이 점점 늘어나는 대중 과학 문해력의 필요성을 절감해 직접 발견하고 번역한 책으로서, 과학이 가까이하기에는 너무 어렵고 멀다고 느끼는 청소년은 물론 성인 독자에게도 친절하면서도 정확한 안내자가 되어줄 것이다.