출판사 서평
과학의 기본 원리에서 최첨단 이론까지, 놀라운 사이언스 데이를 시작하자!
“우리는 뇌세포의 시냅스 전기화학 반응으로 잠에서 깨어나고, 백금에 흐르는 전류의 전기저항을 열로 바꿔 토스트를 구워먹는다. 레이저로 폴리카보네이트 CD의 음악을 듣고, 중력의 법칙으로 볼펜의 잉크를 흘려 글을 쓴다.”
이 책에는 어려운 과학 용어가 나오지 않는다. 수식도 없고 그래프도 없다. 하지만 우리가 잠에서 깨 저녁에 다시 잠들 때까지 겪게 되는 모든 일이 ‘과학적’으로 알기 쉽게 설명되어 있다. 말로 할 수 있는 과학, 이야기로 풀 수 있는 과...
과학의 기본 원리에서 최첨단 이론까지, 놀라운 사이언스 데이를 시작하자!
“우리는 뇌세포의 시냅스 전기화학 반응으로 잠에서 깨어나고, 백금에 흐르는 전류의 전기저항을 열로 바꿔 토스트를 구워먹는다. 레이저로 폴리카보네이트 CD의 음악을 듣고, 중력의 법칙으로 볼펜의 잉크를 흘려 글을 쓴다.”
이 책에는 어려운 과학 용어가 나오지 않는다. 수식도 없고 그래프도 없다. 하지만 우리가 잠에서 깨 저녁에 다시 잠들 때까지 겪게 되는 모든 일이 ‘과학적’으로 알기 쉽게 설명되어 있다. 말로 할 수 있는 과학, 이야기로 풀 수 있는 과학, 호기심이 통찰로 연결되는 절묘한 순간을 파악하는 놀라운 광경이, 바로 이 책에 들어 있다. 과학의 원리와 개념은 수식이나 그래프가 아니라, 논리적으로 풀어놓은 이야기 속에 들어 있다는 것을 이 책은 새삼 일깨워준다.
산산이 부서진 유리잔에서 무정형 결정구조와 열역학 제2법칙을 끄집어내고, CD에 난 스크래치에서 디지털과 레이저의 기본 원리를 찾아낸다. 복잡한 현실을 꿰뚫는 마법의 안경이라도 쓴 것처럼, 일상에 감춰져 있던 과학 원리가 눈 앞에 생생하게 펼쳐진다. 어렵게만 느껴졌던 과학을 이 책은 친근한 이야기로 되살려낸다.
과학은 수식도 아니고, 그래프도 아니다. 과학은 스토리가 있는 재미있는 이야기다.
저자 피터 벤틀리는 실험실의 과학보다 일상과 밀접한 생활과학에 관심이 더 많다. 그는 이 책에서 아침에 자리에서 일어나 회사에 출근했다가 오후에 퇴근해 다시 잠자리에 들기까지 하루 동안 우리 주변에서 흔히 일어나는 사건사고들이, 왜 그리고 어떻게 일어나는지 과학적으로 분석하여 알기 쉽게 설명해준다.
예를 들어, 전자레인지에 금속 조각을 넣었을 때 어떤 일이 일어나는지 (전자레인지를 작동시키면 형성되는 전기장이 금속을 전구의 필라멘트처럼 달군다), 고추를 만진 손으로 눈을 비비면 눈이 왜 그렇게 매운지 (고추는 인체의 신경 말단을 자극해 마치 화상을 입은 것처럼 반응하도록 하는 화학 물질을 포함하고 있다) 그 이유를 분석한다. 이것을 토대로 이런 단순한 사건사고들이 일상을 지배하는 과학적 원리들과 어떤 연관을 맺고 있는지 깊이 있게 파고든다.
경유자동차를 식용유로 움직일 수 있는 방법이 뭔지, 벼락이 한 번 떨어진 곳에 왜 다시 떨어지는지 궁금하다면 이 책이 그 궁금증을 속 시원히 풀어줄 것이다
새똥을 둘러싼 전쟁, 인간을 꼭 빼닮은 로봇에서 미래 과학의 현주소를 알아본다.
이 책은 인체의 구조에서 중력의 원리까지, 전자기장 이론에서 대기의 순환까지, 어려운 수식과 복잡한 그래프 없이 물리, 화학, 생물의 기본 개념을 재미있게 알려준다. 원리만 깨달으면 그렇게 쉬울 수 없는 요산을 둘러싼 새똥 전쟁에서는 자원쟁탈의 현주소를, 인간을 꼭 빼닮은 로봇에서는 인공지능의 미래까지 엿본다. 과학을 지렛대 삼아 경제학과 심리학, 의학과 사회학을 가로지르는 유쾌한 지식 여행이 눈 앞에 펼쳐진다.

차가 도로에서 미끄러지거나, 휘발유를 넣어야 하는데 경유를 넣어 엔진이 고장 날 경우 과학에 관심이 있는 사람은 자신을 탓하기보다는 원인과 증거를 찾아내 왜 이런 일이 일어났는지 밝혀낸다. 물론 그 이유를 알고 나서 어떻게 반응하고 행동할지는 전적으로 자신의 몫이다. 나는 이 책에서 여러 가지 과학적인 사실들을 이야기하지만 그것을 이해하고 자신의 것으로 만드는 것은 전적으로 여러분의 몫이다. 나는 여러분이 굳게 잠가놓은 호기심의 문을 열어젖히고, 주변의 온갖 것들에 궁금증을 품도록 자극할 것이다. 무엇보다 나는 이 책에서 일상에서 흔히 일어나는 일들에 의문을 제기하고 그것들을 과학적으로 설명하고자 한다. 그리고 이를 통해 과학이 흥미롭고 매력적이라는 것을 알려줄 것이다. 물론 과학이 문제를 일으키는 경우도 간혹 있지만, 우리는 과학을 통 해 우리가 살아가는 세계의 본질을 좀 더 쉽게 이해할 수 있다. (pp. 7~8)

피부는 놀라울 정도로 정교한 혈액 운반 체계도 갖추고 있다. 혈액은 모든 세포에 영양분을 공급할 뿐만 아니라 피부에 가까운 혈관을 팽창시켜 체온을 낮추는 역할도 한다. 달리기를 한 뒤에 얼굴이 붉게 상기되고, 반대로 추운 날씨에 창백해 보이는 이유가 바로 이 때문이다. 몸이 뜨거우면 혈액은 피부 표면으로 가는 혈액량을 늘려 열을 발산하고, 몸이 차가우면 최대한 피부 표면으로 가는 혈액량을 줄여 체온을 유지한다.(pp. 32~33)

구아노는 화약과 비료 제조에 필요한 중요한 성분들을 많이 함유하고 있다. 1879년에 칠레가 아타카마 사막에서 구아노와 다른 광물들을 채굴해 막대한 수익을 내자 보다 못한 볼리비아 정부가 이에 세금를 부과했다. 당시 아타카마 사막은 상당 부분이 볼리비아와 페루 영토였지만 광물 채굴권은 칠레와 영국이 가지고 있었다. 이 때문에 볼리비아와 칠레 사이에 분쟁이 일어났고, 이는 걷잡을 수 없이 악화돼 결국 전면전으로 치달았다. 볼리비아의 지원 요청을 받은 페루가 전쟁에 개입하면서 칠레와 해상에서 치열한 전투를 벌였지만 결국 페루가 패하면서 영토까지 점령당했다. 이 전쟁을 태평양 전쟁the War of the Pacific이라고 하는데 4년 동안 지속된 전쟁에서 칠레가 승리함으로써 칠레는 새로운 영토를 획득했고, 반대로 볼리비아는 해안선을 빼앗겨 지금과 같이 육지에 둘러싸인 내륙국이 되었다. 이때의 앙금이 아직까지 남아 있어 두 나라의 관계는 지금도 썩 좋지 않다. (p. 67)

이처럼 간혹 감각장치들이 혼란을 일으키기도 하지만 대체로 정확하면서도 구체적인 감각 정보를 뇌에 전달하기 때문에 매 상황에 신속 정확하게 대처할 수 있다. 사실 인간이 두 다리로 서서 균형을 유지하는 것도 대단하지만 더 놀라운 것은 넘어지지 않고 걸을 수 있다는 것이다. 걷는 것은 엄청난 균형감각 없이는 불가능한 일이기 때문이다. 걷기 위해서는 넘어지려는 순간을 매번 극복해야 한다. 넘어지지 않기 위해서는 한쪽 다리에 체중을 모두 실어 그 다리로 몸을 지탱해야 한다. 그리고 다시 넘어지려고 하는 찰나에 다른 쪽 다리로 몸을 지탱하며 힘을 실어야 한다. 걷는다는 것은 이렇게 넘어지려고 하는 찰나를 극복하는 것이다. 만일 이 과정에서 자칫 실수라도 한다면 넘어져 큰 부상을 당할 수 있다. (p. 99)

1970년대에 생물학자들이 완전 통제된 공간에서 새끼 고양이들을 밀폐된 공간에 가둬놓고 키우면서 뇌의 지각 능력을 연구했다.밀폐된 공간은 사방이 오직 검은색과 흰색의 가로, 세로 그리고 대각선 줄무늬로 각각 채워져 있었다. 새끼 고양이들이 가지고 놀거나 장난칠 수 있는 털 뭉치나 새, 쥐는 커녕 풀도 나무도 없었고 하늘을 볼 수도 없었다. 눈을 뜨면 볼 수 있는 것이라고는 사방으로 난 줄무늬뿐이었다. 이런 환경에서 성장한 고양이들을 다른 환경, 예를 들어 가로 줄무늬가 있던 방에서 세로 줄무늬가 있는 방으로 옮겼더니 마치 장님이 된 것처럼 행동했다. 고양이의 뇌가 주어진 환경만을 지각하도록 발달했기 때문에 낯선 환경에 놓이자 눈에 보이는 것을 전혀 이해하지 못했던 것이다. 눈과 뇌는 작동하지만 프로그래밍이 잘못되었기 때문에 그렇게 된 것이다. (p. 166)

스푼같이 둥그스름한 물질은 그런대로 괜찮을 수 있다. 하지만 끝이 날카로운 물체라면 사정이 다르다. 끝이 날카로운 물체는 전하가 표면을 타고 튀어 오르면서 날카로운 끝을 따라 불꽃이 일어날 수 있다. 심한 경우 끝이 뾰족한 금속이 두께까지 얇으면 금속이 전구의 필라멘트처럼 벌겋게 달아오르면서 불꽃이 튀기도 한다. 따라서 겉에 금빛 문양이 들어가 있는 접시에 음식을 올려 전자레인지에 넣고 조리하는 것은 좋은 생각이 아니다. 왜냐하면 금빛 문양에 금속 성분이 포함되어 있을 가능성이 높기 때문이다. 얇게 금속 코팅이 되어 있더라도 금속이 들어가 있으면 기본적으로 전기가 통하기 때문에 열을 받으면서 불꽃이 일어난다. 운이 좋으면 접시만 상하고 끝나겠지만 운이 나빠 마분지같이 불에 탈 수 있는 것을 전자레인지에 함께 넣었다면 화재가 날 수도 있다. 만에 하나 이런 일이 일어나면 전자레인지 가동을 멈추고 전원을 끈 다음에 필요하다면 소화기를 사용해 불을 꺼야 한다. (p. 235)

물집이 배아층 위에서 형성된다는 것은 매우 중요하다. 왜냐하면 표피의 가장 아래에 위치한 배아층은 표피의 다른 층들을 구성하는 세포들이 증식하는 곳이기 때문이다. 따라서 물집이 형성돼 방어막을 제공하면 배아층은 빠르게 세포를 증식해 죽은 세포들을 새로운 세포들로 대체한다. 마찰 손상으로 물집이 잡히면 배아층은 화상으로 물집이 생길 때와 달리 좀 더 복잡한 일을 수행한다. 배아층이 표피를 더욱 두껍게 만들어 굳은살 또는 못이라 부르는 단단한 피부를 만들어내는 것이다. 28일 정도 뒤에 상처 부위가 재생되면 이전보다 더 두껍고 단단해지는데 이것은 다음에 같은 부위가 또 다치는 것을 막기 위한 인체의 자기 방어라고 할 수 있다. (p. 277페이지)

집 안의 전선과 마찬가지로 인체를 구성하는 전선이라고 할 수 있는 신경은 축색돌기라는 케이블 다발로 이루어져 있다. 이 케이블 다발은 전선 케이블이 피복으로 감싸인 것처럼 칼집 모양의 외피로 둘러싸여 있다. 이것을 수초라고 하는데 기본적인 구성 물질은 신경에 따라 다르다. 신호 전달 속도가 가장 빠른 신경은 수초가 미에린myelin으로 이루어져 있다. 기본적으로 지방질인 미에린은 작은 전기 신호가 더 빨리 전달될 수 있도록 하는 물질이다. 즉 미에린 수초가 있는 신경은 초당 120미터의 속도로 뇌에 신호를 전달할 수 있다. 따라서 발가락이 돌부리에 부딪혀 다쳤을 경우 채 100분의 1초도 안 돼 통증 신호가 뇌에 도달한다. 미에린 수초가 없는 신경은 전달 속도가 느리다. C-신경섬유라고 불리는 신경은 신호 전달 속도가 초당 50센티미터밖에 되지 않는다. 이것은 전하가 전자가 아닌 이온의 움직임으로 이동하기 때문이다. 그래서 이럴 경우에는 다친 발가락에서 나온 통증 신호가 C-신경섬유들을 따라 뇌에 전달되기까지는 약 1.5초 정도 걸릴 수 있다.
발가락이 단단한 물체에 부딪혀 다쳤을 경우 통증이 오기까지 약간의 시차가 느껴지는 이유가 이 때문이다. 발가락이 뭔가 단단한 것에 부딪히는 느낌과 더불어 순간 전해지는 쩌릿한 통증이 뇌에 도달하기까지는 100분의 1초 정도밖에 걸리지 않는다. 하지만 혈관과 뼈를 통해 전해지는 진짜 쓰리고 고통스러운 통증이 뇌에 도달하기까지는 1.5초 정도 기다려야 한다. 발가락이 단단한 물체에 부딪치는 순간 바로 발가락은 손상을 당한다. 하지만 신호 전달 속도가 각각 다른 신경들이 각자 뇌에 통증 정보를 보내기 때문에 통증을 느끼는 시간과 정도가 다를 수밖에 없다. (p. 306)
 

목차
과학과 인사하세요!
머리말
07:00 |멍한 아침- 수면의 메커니즘
07:10 | 아침을 깨운 욕실 슬라이딩- 오일의 두 가지 기능, 세척과 윤활
07:20 | 날카롭게 스쳐간 면도날- 외부 공격의 최대 방어벽, 피부
07:45 | 검게 탄 토스트- 가전제품의 작동 원리와 전기의 흐름
08:00 | 티백 폭발- 압력과 폭발의 상관관계
08:10 | 상해버린 우유- 유제품의 제조 과정과 부패의 원리
08:20 | 세탁기 속의 MP3 플레이어- 상극 중의 상극, 물과 전기
08:30 | 새똥의 테러- 새똥에 관한 놀라운 이야기
08:45 | 가방이 사라지다- 요상한 기억력의 세계
08:55 | 미끄러져 돌아간 자동차- 타이어와 차량 안전장치의 구조
09:10 | 경유를 마셔버린 휘발유 차- 엔진과 연료에 담긴 과학
09:20 | 쿵! 맨땅에 헤딩- 인체의 초정밀 감각장치
09:30 | 앗, 껌이다! - 껌을 떼어내는 유용한 방법
09:40 | 하늘의 깜짝 쇼, 소나기- 지구와 대기, 물의 순환
09:50 | 낯선 곳에서 길을 잃다- 생명체의 이주 본능
10:05 | 벌의 공격- 생사를 건 방어책, 벌의 독침
10:15 | 순간접착제에 붙어버린 손가락- 접착제의 원리
10:35 | 사이렌을 울린 휴대전화- 휴대전화의 전자파 장애
10:45 | 바람 빠진 에어쿠션- 신발과 자동차의 다양한 완충장치
10:55 | 볼펜 잉크가 남긴 처참한 얼룩- 필기도구의 탄생과 발전
11:05 | 당신은 누구?- 인간의 얼굴 인식과 지각 능력
11:15 | 찢겨나간 셔츠 소매- 섬유의 구조와 마찰력
11:35 | 컴퓨터, 바이러스 폭탄을 맞다- 컴퓨터의 암적 존재, 바이러스
13:00 | 병마개가 되어버린 손가락- 손가락의 구조와 기능
13:30 | 먹통이 되어버린 컴퓨터- 컴퓨터의 자료보관소, 저장장치
14:40 | 우두둑! 손가락이 부러지다- 뼈의 생성과 성장, 유지 및 보수
17:50 | 배수구에 빠진 열쇠꾸러미- 중력과 시공간, 우주의 신비한 힘
18:10 | 이런, 팔이 이상하다- 살아 움직이는 생존의 근원, 근육
18:20 | 불꽃과 연기에 휩싸인 전자레인지- 전자레인지의 작동 원리
18:30 | 산산이 부서진 유리잔- 유리의 구조
18:40 | 카펫에 생긴 와인 얼룩 - 염색?표백의 원리와 얼룩 제거 요령
19:00 | 고추 만진 손으로 눈을 비비다니! - 매운맛을 내는 캡사이신
19:15 | 먼지투성이 음식, 무심코 주워 먹다- 인체의 소화 과정
19:40 | 천둥번개와 함께 고장난 텔레비전- 천둥과 번개의 원인과 영향
20:15 | 뜨거운 코코아에 발을 데다- 화상에 따른 피부 변화와 치료법
20:45 | CD에 난 스크래치- 콤팩트디스크의 오묘한 세계
21:00 | 쪽 떨어져 나간 이- 치아의 구조와 역할
21:45 | 욕조에 부딪힌 발가락- 통증의 메커니즘
22:00 | 유레카! 욕조에 흘러넘친 물- 아르키메데스의 원리와 부력
감사의 말
옮긴이후기‘|왜’라는 의문에서 시작하는 호기심의 과학
참고문헌
색인