깨달음의 희열을 과학에서

언어로 탐색하는 과학세계

깨달음의 희열을 과학에서 - 언어로 탐색하는 과학세계

과학은 경험적인 것이고 감각적인 것이죠. 대상이 인간이 오감으로 경험할 수 있는 것에 한한다는 의미가 있죠. 그림이나 도표의 도움 없이 과학이 밝혀낸 원리나 법칙을 본질적으로 이해하는 것이 어려울 수 있습니다. 여기서 과학이란 물리학 중심의 자연과학을 의미합니다.

그런데 위의 문장에서 사용된 과학, 경험, 감각과 같은 개념들에 대한 이해에는 그림이 도움이 된다고 할 수 없습니다. 글을 보거나 말을 들어서 온전히 이해될 수 있는 것들이죠.

물리학의 대상이 물질적인 것이라 할지라도 모두가 언어로 표현되죠. 그림이나 도표 같은 것은 보조수단인 것이죠. 전적으로 언어 즉 개념으로 이론들이 전달되죠. 사상이 그림으로 전달된다 할지라도 그것 역시 그림 언어 일종의 언어인 것이죠.

그래서 주로 글언어에 의지해서 과학의 주요 법칙이나 원리들을 기술하여 그 본질을 이해하는 즐거움을 만끽한다는 목적으로 이 과학이야기 시리즈를 쓸까 합니다. 본질을 이해하는 즐거움에 초점을 맞춘다는 것인데 학창시절에 과학공부를 할 때 지식에 대한 본질적인 깨달음을 얻기 위해서라기보다 주로 시험에서 좋은 점수를 얻기 위해서나 명문대학에 진학하기 위한 목표 로 공부하였기 때문에 이해하지는 못하고 외운 지식들이 많이 있는 것이죠.

그래서 예를 들면 힘이 무엇의 원인인지를 물었을 때 제대로 대답하는 사람이 거의 없는 것입니다.

손톱으로 바둑돌을 튀기면 손톱이 이동한 거리보다 더 많은 거리를 바둑돌이 이동합니다. 그 원인을 물어보면 바둑돌에 힘이 가해졌기 때문이라고 합니다. 즉 힘이 움직임 즉 이동의 원인이라는 것이죠.

그렇게 대답하는 이유가 무엇일까요? 아마 뉴턴의 1,2,3법칙을 외운 적은 있겠지만 그것을 이해하지는 못했기 때문입니다. 뉴턴의 2법칙은 힘을 가하면 그 가한 방향으로 속도의 변화가 생긴다는 것이죠. 가속도의 법칙이라고 하는 것입니다. 1법칙은 관성의 법칙이죠.

바둑돌은 처음에는 속도가 0이었습니다. 그런데 갑자기 속도가 생겼죠. 일시적으로 힘이 가해졌기 때문입니다. 그러다가 속도가 점점 늦어지다가 결국은 0이 되죠. 바닥의 마찰력이 반대방향으로 끊임없이 작용하기 때문입니다. 즉 힘은 가속도하고만 관련이 있는 것이죠. 그러면 이동은 어떻게 생기는 것일까요? 그것은 전적으로 관성에 의한 것입니다. 순간적으로 힘이 가해져 속도가 생겼으므로 그 속도로 영원히 이동하게 되는 것이죠. 다른 힘이 가해지지만 않는다면요.

여러분도 동전이나 바둑돌은 튀기면서 누군가에게 위와 같이 질문해 보십시오. 이동은 전적으로 관성에 의한 것이고 힘은 속도의 변화에만 관계한다는 것을 알고 있는지. 제대로 대답하는 사람은 응답자의 1%도 안 된다는 것을 확인하게 될 것입니다.

이 운동법칙에 대해서 뿐 아니라 과학에서 밝혀낸 거의 모든 법칙이나 원리에 대해서 그렇죠. 그것을 정의하는 문구나 관련된 수학공식을 외우는 것과 그 본질을 이해하고 있느냐 하고는 전혀 별개입니다. 그러나 공부하는 즐거움을 누리려면 깨달음이 필요하죠. 깨달음 자체가 희열이며 자동적인 기억의 원리이죠. 관련된 과제를 즉각적으로 정확히 해결하는 능력을 갖게 해주죠. 무작정 외우는 것보다 시간도 적게 걸리고 스트레스도 없죠.

그래서 재미있는 과학이야기라는 타이틀의 일련의 글들을 통해 그렇게 하기 위한 목적으로 과학적 개념 하나하나를 다루려고 합니다.