세상의 모든 법칙

책소개

“세상의 작동 원리를 명쾌하게 설명해주는 가장 정확한 언어” 법칙을 아는 만큼 당신의 세상이 넓어질 것이다 - “평생 들을 기회가 없을지 모르는 방대한 범위의 지식을 한 권에 모은 책” -곽재식(공학박사) - 상대성 원리부터 엔트로피까지, 필수 법칙 105가지 수록! 우리가 살아가는 이 세상은 끊임없는 움직임과 변화 속에 있다. 매일 해가 뜨고, 강물은 위에서 아래로 흐르고, 주기적으로 계절은 변하며, 지구 위의 모두가 중력에서 벗어날 수 없다. 자연 현상은 물론이고 나아가 사회 현상까지 나름의 규칙과 패턴이 있으며, 이러한 움직임을 포착해 꾸준히 관찰하고 수없이 많은 실험과 반증을 거쳐 반드시 그렇게 되고야 마는 결과를 정리한 것이 바로 ‘법칙, 공식, 정리’다. 그러므로 법칙은 이 세상의 변화 속에서 찾은 하나의 원리를 낭비나 모순 없이 그야말로 꼭 필요한 ‘엑기스’만 모아 추출해낸 것이라 할 수 있다. 이러한 엑기스 중에서도 꼭 필요한 것만 모아 정리한 것이 바로 이 책 『세상의 모든 법칙』이다. 책에서는 컵 속의 얼음이 전부 녹아버려도 컵의 물은 넘치지 않는 현상(‘아르키메데스의 원리’)과 같이 살면서 한 번쯤 궁금했던 일상생활 속 원리를 해석해주고, 나아가 밤하늘은 어둡기에 우주는 무한하지 않고 유한하다는 우주론(‘올베르스의 역설’)이나 은하계에 존재하는 지적 문명의 수를 구할 수 있다는 수식(‘드레이크 방정식’)을 통해 이 지구에서 가장 멀고 어두운 공간에 대해서 다시 한번 생각해보게 한다. 또 장거리 연애가 파국을 맞이하기 쉬운 이유를 과학적으로 설명하며(‘장거리 연애의 법칙) 평소 ‘눈에서 멀어지면 마음도 멀어진다’라는 말을 다시금 깨닫게 해주며, 나이를 먹을수록 시간이 빨리 흐르는 것처럼 느껴지는 것은 단순히 주관적인 느낌이 아닌 안타깝지만 받아들여야 하는 사실이라는 것까지 알려준다(‘자네의 법칙’). 세상에 변하지 않는 것은 없다. 시간의 흐름에 따라 우주에 있는 행성의 위치가 변하고, 지각 변동으로 인해 땅도 움직이며, 어떤 생물에게도 영원한 젊음은 주어지지 않는다. 이때 법칙과 공식, 정리는 세상의 모든 현상과 변화의 흐름을 가장 잘 설명해주는 언어라 할 수 있다. 어지럽고 불확실한 세상을 살아가는 우리를 위한 가장 확실한 정답, 바로 법칙이다.

상세이미지

저자소개

저자 : 시라토리 케이 白鳥敬 과학 작가이자 저널리스트. 과학, 사회 등 분야를 막론하고 수많은 법칙이 우리의 삶에 큰 변화와 편리함을 가져다주었는데 정작 대부분이 이러한 법칙을 어렵게 느끼거나, 일상과 동떨어진 학문 정도로 취급하곤 한다. 저자는 법칙을 어렵게 설명하지 않으면서도 그 중요성을 알리기 위해 이 책 『세상의 모든 법칙』을 썼다. 그 밖에 쓴 책으로 『날씨와 기상』, 『그림을 통해 이해하는 항공 역학』 등이 있고, 국내에 번역된 책으로 『왜 그럴까? : 생각을 키우는 90가지 과학 원리』가 있다. 역자 : 김정환 건국대학교 토목공학과를 졸업하고 일본외국어전문학교 일한통번역과를 수료했다. 21세기가 시작되던 해에 우연히 서점에서 발견한 책 한 권에 흥미를 느끼고 번역의 세계를 발을 들여, 현재 번역 에이전시 엔터스코리아 출판기획 및 일본어 전문 번역가로 활동하고 있다. 경력이 쌓일수록 번역의 오묘함과 어려움을 느끼면서 항상 다음 책에서는 더 나은 번역, 자신에게 부끄럽지 않은 번역을 할 수 있도록 노력 중이다. 공대 출신의 번역가로서 공대의 특징인 논리성을 살리면서 번역에 필요한 문과의 감성을 접목하는 것이 목표다. 번역한 책으로는 『재밌어서 밤새읽는 물리 이야기』,『재밌어서 밤새 읽는 진화론 이야기』,『마흔에 다시 읽는 수학』 등이 있다.

책속으로

고대 이집트에서는 동쪽 지평선에서 별 시리우스가 태양보다 아주 약간 일찍 떠오르는 날을 기준으로 1년이 시작됐다. 이것을 ‘신출(Heliacal rising)’이라고 부르는데, 이 시기는 하지(夏至) 무렵이면서 이집트의 농지를 기름진 평야로 만들어 주는 나일강의 범람이 시작되는 때이기도 했다. 시리우스는 큰개자리의 알파성(가장 밝은 별)인 동시에 마이너스 1.5등성으로, 하늘 전체에서 가장 밝은 항성(천구에 붙박혀 있어서 별자리를 기준으로 거의 움직이지 않으며, 점 같이 보이는 천체)이다. 그런데 당시의 이집트 사람들은 시리우스가 동쪽 하늘에서 태양과 거의 비슷하게 떠오르는 시기를 어떻게 알았을까? 바로 별의 움직임을 자세히 관찰했기 때문이다. 밤하늘에 보이는 별의 방위는 계절에 따라 달라지는데, 이를 자세히 관찰하면 변화 속에서 일정한 규칙을 발견할 수 있다. 이처럼 어떤 현상을 관찰함으로써 규칙성이 발견되고, 그 규칙성이 일반성을 지님이 증명됨에 따라 ‘법칙’이 만들어졌다. P. 010~011

현재의 우주론에 따르면 우주가 약 150억 년 전의 빅뱅 이후 지속적으로 팽창하고 있음은 분명하다. 그러나 아인슈타인이 일반 상대성 이론을 발표했을 당시는 우주가 변하지 않는 공간으로 여겨지던 시절이었다. 그런데 아인슈타인의 이론에서는 우주가 팽창하고 있거나 혹은 수축하고 있거나 둘 중 하나라는 결론이 나왔다. 아인슈타인은 이것이 이상하다고 생각해, 우주가 팽창도 수축도 하지 않는 정상 우주가 되도록 우주항이라는 새로운 항을 넣은 방정식을 제시했다.
그런데 1922년에 러시아의 물리학자인 알렉산드르 프리드만이 우주가 팽창할 가능성을 지적했고, 1929년에 에드윈 허블이 우주는 팽창하고 있다는 사실을 발견했다. 이를 두고 아인슈타인은 방정식에 우주항을 넣은 것을 “생애 최대의 실수였다”라고 말하며 후회했다고 한다. P.045

애초에 생물이 이 세계에 존재하는 것은 방대한 양의 다양한 원자를 부자연스럽게 집중시킨 뒤, 그곳에서 에너지를 흡수해 소비했기 때문이다. 그러나 죽으면 다시 원자로 돌아가버리며, 이때가 엔트로피 최대의 상태이자 궁극의 평형 상태가 된다. 좀 더 쉬운 예를 들면 방은 아무리 치우고 정리해도 시간이 지남에 따라 결국 다시 어질러진다. 이것도 엔트로피 증가의 법칙에 따른 결과라 할 수 있다. P.070

피겨스케이팅을 즐기는 방법은 그 밖에도 또 있다. 회전의 메커니즘을 살펴보는 것이다. 경기를 잘 지켜보면 두 팔을 벌려서 회전할 때는 속도가 느리고, 두 팔을 오므려서 회전할 때는 속도가 빠르다는 사실을 알게 된다. 어째서일까? 직선 운동을 하고 있는 물체가 운동량을 가지듯이, 중심축의 주위를 회전하고 있는 물체에도 운동량이 발생한다. 이것을 각운동량이라고 한다. 각운동량은 각속도(회전 운동을 하는 물체가 단위 시간에 움직이는 각도)와 물체의 관성 모멘트를 곱한 값으로 표현된다. 관성 모멘트는 회전 운동에 대한 관성의 크기를 나타내는 것으로, 이 값이 클수록 회전 운동에 변화가 잘 일어나지 않게 된다. P.093

출판사 서평

“‘피타고라스의 정리’는 우리의 삶을 어떻게 바꾸었을까?” 읽다 보면 저절로 똑똑해지는 쓸모 있는 법칙 이야기 법칙과 이론은 고루한 학문이 아니라 철저히 ‘실용적인 관점’으로 보아야 한다. 우리 일상 생활의 토대가 되는 거의 모든 것들 속에 존재하고 있기 때문이다. 예를 들어 ‘피타고라스 정리’는 주변에서 가장 쉽게 만나볼 수 있는 대표적 법칙으로, 주로 내구성이 높고 안전한 건물을 지을 때나 인테리어를 설계하는 데 쓰인다. 또한 어떤 대상을 볼 때 안정감과 조화를 느끼고 아름답다고 여기는 비율은 약 ‘1대 1.618’이라는 수치로 나타나며 ‘황금비’라고 부른다. 이는 무려 시대를 초월한 보편적 기준인 것인지 고대 그리스인이 만든 밀로의 비너스상이나 파르테논 신전의 비율에서도 볼 수 있으며, 오늘날의 명함 및 각종 가구 등에도 황금비가 적용돼 있다고 한다. 그런가 하면 때로는 범죄 행위를 추적하고 분석하는 데도 활용되는데, 도청을 감지하기 위해서 하이젠베르크의 ‘불확정성 원리’가 응용된 양자 암호 기술이 쓰이고 있다. 간단히 설명하자면 제3자가 도청을 할 경우 양자 정보가 그 순간 바로 반응하여 한 점으로 수축하기 때문에 외부로부터의 간섭, 즉 도청이 있었음을 파악할 수 있다는 것이다. 그 밖에도 이 책은 텔레비전 시청률 조사 결과는 아주 적은 표본만으로도 충분히 유효한 결과를 뽑아낼 수 있다는 점이나 초고성능의 슈퍼컴퓨터가 있어도 완벽하고 정확한 기상 예보는 실질적으로 불가능하다는 사실 등 여태껏 정확히 인지하지 못한 채 주관적인 느낌으로 판단하거나 두루뭉술하게 넘어간 현상들의 원리까지도 일목요연하게 밝혀준다. 미처 알지 못했을 뿐이지 사소한 일상의 모든 테두리 안에 법칙이 있고, 우리의 생활을 안전하고 편리하며 윤택하게 만들어준 것이다. “법칙의 이름 속에 숨겨진 놀라운 사실 한 가지” 과학이 우리에게 알려주는 삶의 가치에 대하여 ‘스티글러의 명명 법칙’이란 것이 있다. 시카고대학교의 교수 스티글러가 조사한 결과, 우리에게 친숙한 법칙 중 대부분이 최초 발견자의 이름이 붙지 않은 것이라는 사실이다. 실제로 피보나치 수열은 피보나치가 최초로 발견한 것이 아니라 과거 인도나 유럽에서 이미 사용되고 있었으며, 핼리 혜성도 천문학자 핼리가 발견한 것이 아니다. 법칙의 이름은 첫 발견자보다는 그 주제를 꾸준히 탐구하여 발견의 가치를 높인 후대 과학자가 주인공이 되는 경우가 더 많다. 이를테면 행성의 운동에 관해 설명한 케플러의 법칙을 이야기할 때는 천문학자 ‘튀코 브라헤’를 빼놓을 수 없다. 망원경조차 발명되지 않은 시대에 태어난 그는 육안으로 행성의 운행을 정밀하게 관찰했고, 그 결과 행성은 태양의 주위를 돌고 있음을 확신했다. 이는 수십 년 후 케플러가 튀코의 자료를 바탕으로 ‘케플러의 법칙’이라는 결실을 보게 된다. 앞선 튀코의 연구가 없었다면 탄생하지 못했을 것이나 법칙의 이름은 케플러의 것으로 남았다. 즉, 과학 법칙의 세계에서는 어떤 이론을 찾아낸 최초 발견자보다 발견을 넘어 꾸준히 실험하고 연구한 사람을 더 주목하는 것이다. 이것이 우리가 과학 법칙을 눈여겨봐야 하는 또 하나의 이유다. 발견이라는 결과적인 가치보다 진리를 찾아가는 과정 자체에 더 방점을 두는 것, 끝없는 실험과 반증으로 잘못과 오류를 찾아내고 이를 받아들일 줄 아는 자세, 한 자리에 머무르지 않고 새로움을 받아들일 줄 아는 포용력 등을 자연스럽게 읽어낼 수 있기 때문이다. 이는 곧 과학 법칙만이 아니라 우리가 인생에서 배워야 하는 삶의 자세이기도 하다.

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