엉뚱하고 기상천외한 질문들, 과학과 유머로 답하다

과학은 지겹고 어려운 것이라는 편견은 더 이상 유효하지 않습니다. 적어도 랜들 먼로가 운영하는 사이언스 웹툰 ‘xkcd’에서는 말이죠. 이곳에는 매주 전 세계에서 날아온 수천 개의 질문들이 올라오는데, 그중 상당수는 황당하고 엉뚱하기 그지없는 것들입니다.
대학에서 물리학을 전공하고 한때 미국항공우주국NASA에서 로봇 공학자로 일했던 랜들 먼로는 이러한 엉뚱한 질문들에 과학적 답변을 다는 것이 직업입니다. 그가 제시하는 답변 중 상당수는 (실제로 일어나는 것을 가정할 때) 사실 위험천만하기 짝이 없습니다. 이 책에서도 그런 위험천만한 가정 하에 답변 또는 해결책을 제시합니다. 지구 반대편의 빙하를 녹여서 수영장 물을 채우는 방법이라던지, 활주로가 아닌 농장이나 항공모함, 기차 등에 비행기가 비상착륙을 하는 방법에 대해 소개한다던지, 인공 용암을 만들어서 해자에 가두는 방법을 알려준다던지, 그 엉뚱함의 스케일은 거의 우주적이라고도 할 수 있습니다. 그래서인지 실제로 그는 책 맨 앞머리에 자신은 안전 전문가가 아닌 웹툰 작가이며 이 책에 소개된 정보가 독자의 안전까지 책임지지 않는다는 일종의 경고문이 덧붙여져 있습니다. 이처럼 이 책에는 상당히 위험한 이야기들이 포함되어 있지만 사실 그보다 더 위험한 것은 이 책이 가진 재미와 흡인력일 것입니다.
실제로 이 책에는 물리학, 화학, 기상학, 생물학, 천문학 등의 다양한 분야의 과학적 지식이 담겨 있으며, 놀라운 것은 이런 복잡하고 어려운 과학 공식이 자연스럽게 유머와 함께 녹아져 있다는 것입니다.

어디서부터 어떻게 손을 대야 할지 알 수 없을 정도로 황당무계하고 곤란한 질문들에 대해 랜들 먼로가 답변을 찾아나가는 과정은 그 자체로 무척 흥미롭습니다. 질문의 조건을 제한하고 적절한 수학적 계산을 이용해 오늘날 과학이 행하고 있는 논리적 추론 방식을 간명하게 보여 줍니다. 거기에 특유의 ‘막대 모양 캐릭터’를 맛깔스럽게 활용해 재미와 풍자를 더하면, 열렬한 추종자들을 양산할 수밖에 없는 랜들 먼로만의 웹툰이 완성되는 것이죠.

출간 즉시 아마존·뉴욕타임스 베스트셀러 1위, 전 세계 17개국 출간

랜들 먼로의 첫 책 《위험한 과학책》은 출간 전부터 큰 화제를 불러일으켰습니다. 랜들 먼로가 자신의 블로그에 처음 출판 계약 소식을 알렸을 때부터 예약 주문이 빗발쳐, 책이 출간되기 6개월 전부터 아마존베스트셀러 2위에 진입하는 기염을 토해냈지요. 《위험한 과학책》은 작년 9월 출간 직후 뉴욕타임스 1위를 기록했고 아마존에서도 30주 연속베스트셀러에 올라 지금까지 미국에서만 100만 부 이상 판매되었습니다. ‘아마존이 선정한 올해의 과학책’, ‘타임지가 선정한 최고의 논픽션’, ‘뉴스위크지가 선정한 최고의 책’, ‘슬레이트가 선정한 최고의 책’ 등에 선정된 랜들의 책은 영국과 독일에서도 출간 직후 높은 반응을 얻고 있으며, 오랜만의 신작인 《더 위험한 과학책》 또한 그 뜨거운 행보를 뒤이어 17개국에 신속히 판권이 수출되고 출간 즉시 아마존 베스트셀러에 오르는 등 좋은 반응을 얻고 있는 중입니다.
￭ 훌륭함 - 빌 게이츠Bill Gates
￭ 시종일관 매력적이고 흥미롭다. - <월스트리트저널The Wall Street Journal>
￭ 당신의 눈과 뇌를 위한 파티와 축제 - 〈사이언티픽아메리칸Scientific American〉
￭ 불가능한 일에 대한 아름다운 설명 - 〈뉴스위크newsweek〉
￭ 즐거운 미친 짓 - 〈보스턴글로브The Boston Globe〉
￭ 웃김 - 〈엔터테인먼트위클리Entertainment Weekly〉
￭ 《더 위험한 과학책》은 공부를 하면서 웃게 해준다. 《더 위험한 과학책》을 보면 놀라울 정도로 복잡한 우리 우주와 그것을 이해하려는 인간의 위대한 노력에 감탄하지 않을 수 없다. 가벼운 의식의 고양을 원한다면 《더 위험한 과학책》은 절대 실망시키지 않을 것이다. - <씨넷CNET>
￭ 《더 위험한 과학책》에는 과학과 농담이 있다. 10점 만점에 10점이다. - <시몬 예츠Simone Giertz>
￭ 《더 위험한 과학책》은 이사를 하는 법과 같은 일상적인 문제부터 미친 과학자가 용암 해자를 만드는 문제까지 다룬다. 그 답은 웃기고 단호하게 멍청하다. 하지만 그 답 안에는… 일상생활에서의 문제들에 대한 과학에 기반 했지만 루브 골드버그와 같은 해결책을 원하는 사람들을 위한 과학적, 공학적으로 확실하고 실험적인 이해가 숨어있다. - <사이언스 매거진Science Magazine>
￭ 《더 위험한 과학책》에는 단단한 과학과 말도 안 되는 엉뚱한 생각이 재미있고 달콤 짭짤하게 섞여있다. - <보잉보잉BoingBoing>
￭ 기발하고 도발적인 책. 스릴 넘치는 등정. - <네이처Nature>
￭ ‘상식적인 일에 대한 비상식적으로 접근’하는 위트 있고 교육적인 실험… 먼로의 막대기 인간 삽화는 보너스… 이 책은 웃음을 줄 뿐만 아니라 진지한 목표도 달성하고 있다. 독자들을 생각하게 만드는 것이다. - <퍼블리셔스 위클리Publishers Weekly>
￭ 논리 퍼즐, 뇌 해킹, 자기계발, 미친 과학, 그리고 여러 종류의 정신적인 시뮬레이션을 좋아하는 사람들이 즐거워할 내용 - <커커스 리뷰Kirkus Reviews>
￭ 먼로는 대중문화 시나리오로 힘과 성질, 그리고 자연 현상을 탐험하는 또 하나의 재미있는 질문과 대답 시리즈를 만들어냈다. 먼로의 추측 뒤에 있는 과학을 유머 있게 설명하는 그림들과 함께 이 책은 고등학생 이상의 생각하는 사람들에게 흥미와 교훈을 줄 것이다. - <라이브러리 저널Library Journal>
￭ 《더 위험한 과학책》은 모든 연령의 안락의자 과학자들을 위한 유쾌하고 너드 같고 이론적인 안내서다. - <북리스트Booklist>

￭ 1. 성층권까지 높이 뛰는 방법

기록은 인정받지 못하겠지만 상관없어요. 얼마나 높이 뛸 수 있는지 스스로는 알게 되었으니까요. 그런데 좀 더 과감하게 규칙을 어길 준비가 되었다면 6미터보다 높이 뛸 수도 있어요. 훨씬 더 높이. 뛰어오를 장소만 잘 찾으면 됩니다.
달리기 선수들은 공기역학의 도움을 받습니다. 그들은 공기저항을 줄이기 위해서 몸에 딱 붙는 옷을 입어요. 그래서 더 빠른 속도를 얻고 더 높이 뛰어오를 수 있죠. 그런데 여기서 한발 더 나가보면 어떨까요? 프로펠러나 로켓으로 밀어 올리는 것은 당연히 고려하지 않아요. 멀쩡한 얼굴로 이걸 ‘점프’라고 말할 수는 없을 테니까요. 그건 뛰는 것이 아니라 나는 거죠. 하지만 살짝… 뜨는 정도는 문제없을 거예요.
떨어지는 물체의 경로는 주위 공기 흐름의 영향을 받아요. 스키 점프 선수들은 점프를 할 때 공기역학의 힘을 얻기 위해 자세를 조정하죠. 바람이 잘 부는 곳에서는 같은 방법을 쓸 수 있어요. 등 뒤에서 바람이 불면 달리기 선수들은 더 빠른 속도를 낼 수 있어요. 마찬가지로 바람이 위로 부는 곳에서 뛰어오르면 더 높이 올라가죠.￭ pp.16
￭ 2.지구 반대편의 빙하를 녹여서 수영장 물을 채운다면?

날렵한 검으로 24병의 뚜껑을 한꺼번에 잘라버릴 수도 있을 것입니다. 온라인에는 검으로 물병 한 줄을 한 번에 자르는 슬로모션 영상이 많이 있어요. 영상들로 판단해볼 때 이것은 굉장히 어려워요. 검은 병을 통과하면서 아래쪽이나 위쪽으로 방향이 바뀌는 경향이 있어요. 당신이 충분히 정확하게 휘두르고 팔의 힘이나 안정성을 갖추었더라도 검을 사용하는 것은 여전히 너무 느려요.
총도 아마 별다른 역할을 하지 못할 것입니다. 계획을 잘해서 효율적으로 배치하면 어떤 총으로 한 묶음의 병에 한꺼번에 구멍을 낼 수도 있을 테지요. 하지만 모든 병에 구멍을 내고 충분히 빠르게 물을 쏟아내는 건 여전히 쉽지 않은 일입니다. 그리고 수영장에 납이 잔뜩 들어가게 될 거예요. 특히 물에 염소를 첨가하면 납은 부식이 되고 결과적으로 지하수를 오염시킬 겁니다.
물병을 빨리 열기 위해서 사용할 더 강력한 무기는 얼마든지 있지만 여기서 모두 다루지는 않을 것입니다. 하지만 무기에서 벗어나 좀 더 실용적인 해답으로 옮겨가기 전에 가장 강력하고 가장 비현실적인 방법을 한번 생각해봅시다. 물병을 핵폭탄으로 열 수 있을까요?
완전히 말도 안 되는 이야기이기 때문에 냉전시대에 미국 정부가 이것을 연구했다는 사실에 충격받기도 어려울 정도입니다. 1955년, 연방 민방위국은 동네 가게에서 맥주, 탄산음료, 탄산수를 사서 그 위에서 핵무기를 실험했습니다. ￭ pp.31~32
￭ 5. 농장, 항공모함, 기차 등에 비상착륙 하는 방법

비행기를 어떻게 착륙시킬까요?
이 질문에 대한 답을 얻기 위해서 나는 전문가를 찾아가기로 했습니다. 크리스 해드필드Chris Hadfield 장군은 왕립 캐나다 공군에서 제트 전투기를 조종했고, 미 해군에서 시험 조종사로 일했습니다. 그는 100종이 넘는 비행기를 탔어요. 그는 두 번의 우주왕복선 임무를 수행했고, ‘소유즈’를 조종했으며, 우주 유영을 한 최초의 캐나다인이 되었고, 국제우주정거장의 지휘관을 역임했죠.
나는 해드필드 장군에게 연락하여 비상착륙에 대한 조언을 해줄 수 있는지 물었고, 그는 고맙게도 동의했습니다.
나는 비정상적이고 불가능해 보이는 비상착륙 시나리오 목록을 만들어 그에게 전화해서 하나씩 물으며 어떤 반응을 보이는지 살폈어요. 나는 두 번째나 세번째 질문에서 해드필드 장군이 전화를 끊을 수도 있다고 반쯤 생각했는데, 놀랍게도 모든 질문에 거의 망설임 없이 대답했어요(지금 생각해보면 우주비행사에게 극한 상황을 제시하여 당황하게 해보겠다는 나의 계획이 말이 안 되는 거였죠).
내 시나리오와 해드필드 장군의 대답은 아래에 있어요(좀 더 명확하고 간결하게 만들기 위해서 약간 편집을 했고, 이메일을 통해 더해진 답도 포함되었습니다). 이 대답들이 각각의 상황을 다루는 유일한 방법은 아니겠지만 세계에서 가장 뛰어난 시험 조종사이자 우주비행사가 즉각적으로 답한 것이기 때문에 시작점으로 삼기에는 아주 좋을 거예요.

농장에 착륙하는 법
Q 비상착륙을 해야 하는데 농장 들판밖에 보이지 않습니다. 어떤 작물을 목표로 해야 할까요? 옥수수처럼 키가 커서 저항이 더 큰 것을 골라야 할까요, 아니면 표면을 부드럽게 해주는 키가 작은 것을 골라야 할까요? 호박밭은 고속도로에 있는 물통처럼 충격을 완화시켜줄까요, 아니면 비행기를 뒤집어서 불타게 만들까요?
A 작은 비행기를 조종할 때 항상 생각해야 하는 거예요. 착륙장으로 비행기를 몰고 갈 때 주위를 둘러보며 생각합니다. 저 콩은 얼마나 높을까? 건초는 치워졌을까? 최근에 비가 왔나? 진흙 바닥에 착륙할 수는 없으니까요.
비행기를 뒤집히게 만들 정도로 너무 크거나 두꺼운 작물이 없는 곳이 좋을 거예요. 해바라기는 절대 좋은 선택이 아닙니다. ￭ pp.69~70


￭ 9. 인공 용암을 만들어서 해자에 가두는 방법

용암 만들기
사실 용암을 만드는 건 이론적으로는 아주 쉬워요. 필요한 재료는 암석과 열 뿐이거든요. 대부분의 암석은 섭씨 800~1,200도 온도에서 녹습니다. 이것은 가정용 오븐보다는 높지만 고온 용광로나 숯 화덕 또는 거대한 돋보기로도 만들 수 있는 온도예요. 용암을 만드는 재료로는 주변에서 찾을 수 있는 아무 암석이나 사용해도 돼요.
하지만 조심해야 합니다. 어떤 암석은 안에 갇힌 기체 때문에 가열하면 폭발할 수도 있거든요. 지질학 연구와 예술 프로젝트를 위하여 인공 용암을 만든 시러큐스대학의 용암 프로젝트는 위스콘신에서 가져온 수십억 년 된 현무암을 사용했습니다. 이 현무암은 북아메리카 대륙의 핵이 중앙에 균열을 만들어 많은 양의 마그마가 흘러나와서 만들어진 것이에요. 그 균열은 결국 메워졌지만 그믐달 모양 흉터의 밀도 높은 현무암이 중서부 지역의 흙 아래에 묻히게 되었어요. ￭ pp.141~142


￭ 15.우주에서 소포를 부치는 방법

국제우주정거장에서 물건을 지구로 내려 보내는 것은 쉬워요. 그저 문밖으로 던져놓고 기다리면 됩니다. 그러면 결국에는 지구로 떨어질 거니까요. 국제우주정거장 고도에는 공기가 아주 적어요. 그래도 크진 않지만 측정이 될 정도의 저항은 만들어낼 수 있어요. 이 저항 때문에 물체의 속도가 느려져서 점점 낮은 궤도로 떨어지게 되고, 결국에는 대기로 들어가 (대체로) 타버리게 됩니다. 국제우주정거장도 역시 이런 저항을 받아요. 그래서 주기적으로 추진을 하여 더 높은 궤도로 올라가 잃어버린 고도를 보상합니다. 그렇게 하지 않으면 궤도가 점점 낮아져서 지구로 떨어지게 될 겁니다. 우주비행사들은 매우 자주 지구로 소포를 보내는 실수를 해요. 국제우주정거장에서 작업하는 동안 우주유영을 하던 우주비행사들은 실수로 여러 물건을 떨어뜨리죠. 스패너나 카메라, 공구 가방 그리고 우주비행사가 시험을 위해 수리용 접착제를 바르다가 사용하던 주걱을 떨어뜨리기도 했어요. 이 물건들은 궤도가 낮아질 때까지 본의 아니게 몇 달이나 몇 년 동안 지구 주위를 도는 인공위성이 됩니다. 당신이 던진 소포는 수년 동안 국제우주정거장에서 떨어진 잃어버린 부품, 가방, 여러 기기 조각과 같은 운명에 처하게 될 거예요. 궤도가 낮아져서 대기로 들어가는 거죠.
이 배송 방법에는 두 가지 큰 문제가 있어요. 첫째로, 당신의 소포는 땅에 닿기도 전에 대기에서 타버릴 거예요. 그리고 둘째로, 타지 않는다고 해도 어디에 떨어질지 알 방법이 없어요. 소포를 보내려면 이 두 문제를 모두 해결해야 해요. 먼저, 당신의 소포를 어떻게 땅에 무사히 도착하게 할지 살펴봅시다.￭ pp.213

￭ 16. 다양한 에너지원으로 집에 전력을 공급하는 법
매장된 연료
당신의 0.2에이커 땅을 미국 전체의 12,000,000,000분의 1이라고 보고, 미국 지하자원의 12,000,000,000분의 1이 묻혀 있다고 생각해봅시다. 물론 실제로는 그 자원들은 나라 전체에 작은 덩어리로 분포하기 때문에 당신의 땅에는 훨씬 더 많거나 훨씬 더 적을 겁니다. 하지만 골고루 있다면 당신의 땅 아래에 묻힌 건 다음과 같을 것입니다.
석유 3배럴. 원유 1배럴은 약 6기가 줄의 전력을 제공하므로, 3배럴은 8개월동안 당신 집에 전력을 공급해주기에 충분합니다.
천연가스 3만 8,000세제곱피트. 16개월 이상 전력을 공급해주기에 충분합니다.
석탄 19톤. 석탄의 에너지 밀도는 1킬로그램 당 약 20메가 줄이므로, 19톤의 석탄은 12개월 동안 당신 집에 전력을 공급해줄 수 있습니다.
우라늄 1.5온스. 전통적인 원자로로는 몇 달 동안 당신 집에 전력을 공급해 줄 수 있고, ‘고속 중성자 원자로’라고 불리는 고급형 원자로로는 10년 이상 가능합니다. 고속 중성자 원자로는 훨씬 효율적이지만 가동하는 비용이 더 많이 들어요. 그리고 우라늄을 핵무기로도 사용할 수 있을 정도로 농축하기 때문에 국제 규제 기관을 신경 쓰이게 만들 수 있어요. 이들을 모두 합치면 매장된 연료는 수십 년 전력의 가치가 있습니다. ￭ pp.232

들어가며
PART 1 생각지도 못한 방법으로 과학 하기
1 성층권까지 높이 뛰는 방법
2 지구 반대편의 빙하를 녹여서 수영장 물을 채운다면?
3 삽으로 땅속에 묻힌 보물을 캐내려 한다면?
4 초음파 주파수로 피아노 연주가 가능하다면?
★ 음악을 듣는 방법
5 농장, 항공모함, 기차 등에 비상착륙 하는 방법
6 강을 수직으로 뛰어오르거나 강물을 끓여서 건너는 방법
7 집을 통째로 날려서 이사하는 방법
8 지질구조판이 움직여도 내 집을 지키는 방법
★ 토네이도를 추적하는 법

PART 2 말도 안 되게 과학적으로 문제 해결하기
9 인공 용암을 만들어서 해자에 가두는 방법
10 조지 워싱턴의 은화 멀리 던지기를 물리학적으로 계산해본다면?
11 저항 방정식을 사용해 축구 경기의 전략을 짠다면?
12 하늘 색으로 날씨를 예측한다면?
★ 어딘가로 가는 법
13 우사인 볼트와 술래잡기를 한다면?
14 다양한 표면에서 스키를 타고 미끄러지는 방법
15 우주에서 소포를 부치는 방법
16 다양한 에너지원으로 집에 전력을 공급하는 법
17 화성에서 집에 전력을 공급하는 법 · 244
18 누군가와 부딪힐 확률과 친구를 만날 확률
★ 생일 촛불을 끄는 법, 개를 산책시키는 법
19 나비의 날개에 파일을 실어 해외로 전송하는 법
20 에너지를 잡아서 휴대전화를 충전하는 법

PART 3 일상 속 엉뚱한 과학적 궁금증들
21 달, 목성, 금성과 셀카 찍는 방법
22 다양한 도구로 드론을 잡는 방법
23 치아 속 납 성분으로 1960년생과 1990년생을 구분할 수 있다면?
24 데이터를 기반으로 선거 투표자들에게 표를 얻는 법
25 세상에서 가장 큰 크리스마스트리 장식하기
★ 고속도로를 건설하는 법
26 광속으로 우주의 끝에 다다르고 싶다면?
27 시간의 흐름을 바꿔서 시간을 버는 방법
28 이 책을 처리하는 방법
감사의 글
★ 전구를 교체하는 방법
참고 자료
옮긴이의 말
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