14살에 시작하는 물리학
물리학 어렵지 않아요.
주변을 보면 그 분야를 전공하고 미래를 그리려는 일부 학생을 제외하고 물리학을 포기하는 사람들이 적지 않다. 물리학 하면 무언가 어려운 것 같고 시작하면 머리가 아플 것 같은 느낌이 드는 것은 사실이다. 그러나 물리학은 실생활에서 접하기 쉬운 기본적인 이야기가 담겨 있기에 실상 접해보면 어렵지 않다. 본격적으로 공부라는 것을 알게 되는 나이는 14살이 적합할 수 있다.
책은 성인이 읽어도 좋을 내용들이 담겨 있다. 아마 학생 때 물리학을 외면하고 관심이 없었다면 생소한 내용들도 적지 않을 것이다. 물리학의 기본적인 내용이지만 획을 그을만한 사람들과 이론에 대해서 다루고 있다. 지구중심설 vs 태양 중심설, 아리스토텔레스 vs 뉴턴, 입자설 vs 파동설, 길버트 vs 외르스테드, 열 소설 vs 에너지설, 원소론 vs 원자론, 뉴턴 역학 vs 상대성 이론, 아인슈타인 vs 보어, 빅뱅 우주론 vs 정상 우주론을 챕터별로 다루고 있으며 주로 먼저 발견된 것과 추후에 다시 증명된 것과의 비교를 다루고 있다.
보통 미분과 적분은 수포자들이 가장 싫어하는 수학적 방법이다. 미분이나 적분을 몰라도 살아가는 데에는 지장은 없지만 그냥 궁금한 것이 많아서 물체의 운동을 분석하려면 필요하다. 학자들은 미분법과 적분법을 발견한 1,666년을 뉴턴의 기적의 해라고 부른다. 생각해보면 뉴턴 역학을 인생철학으로 바꾸어볼 수 있다. 힘은 운동 상태를 변화시키기 위해 필요하다. -> 어느 정도의 노력은 인간관계를 변화시키기 위해 필요하다. 물체가 땅으로 떨어지는 것은 지구의 중력이 작용하기 때문이다. -> 사람이 다가오게 되는 것은 서로의 중력이 작용하기 때문이다. 힘은 멀리 떨어져서도 작용한다.-> 생각은 멀리 떨어져 있어도 작용한다. 하늘과 땅이 같은 법칙을 따른다. -> 나와 타인은 같은 법칙을 따른다.
"빛의 회절과 간섭은 빛을 파동으로 생각하면 수학적으로 완벽하게 설명할 수 있습니다. 그리고 그것은 실험 결과와도 잘 일치합니다." - 오귀스트 장 프레넬
프레넬의 파동설은 주변에서도 쉽게 볼 수 있다. 고요한 연못에 돌을 던지면 물결 파동이 일어나는데 이는 물이 이동해 가는 것이 아니라 물을 통해 에너지가 전달되는 현상이며 소리를 지르면 공기의 떨림을 통해 에너지가 전달되는 것이다.
상식적인 수준으로 보아도 재미있는 이야기들이 많이 있다. 예를 들면 고대 그리스 철학자 탈레스는 마찰 전기를 처음으로 발견했는데 호박이라는 보석을 털가죽으로 문질렀을 때 정전기 현상을 관찰했는데 이로 인해 전기의 영어 단어인 electricity는 그리스어로 호박을 뜻하는 electron에서 유래되었다. 교류가 바람직한 전기사용을 알아낸 테슬라는 당대의 막강한 힘을 가지고 있었던 에디슨과의 전쟁에서 승리했지만 가난하게 살다 세상을 떠난 후 오늘날 자동차 회사의 이름으로 다시 사람 앞에 섰다. 완벽해 보이는 꿈이지만 자연법칙이 있기에 가능하지 않은 것도 있다.
원자는 쪼개질 수 있고 질량이 에너지로, 에너지가 질량으로 바꿀 수 있다는 사실은 아인슈타인의 상대성 이론으로 인해 증명되었고 과거 질량 보존의 법칙은 에너지와 질량이 합한 양이 보존된다는 질량. 에너지 보존 법칙이 그 자리를 대신했다.
14살에 혼자서 이 책을 이해하는 것이 어렵지 않을 수도 있지만 물리학에 비교적 관심이 많지 않은 학생들에게는 부모가 함께하는 것도 좋다. 아이들은 부모의 거울이라고 했던가. 공부와 책을 싫어하는 부모가 아이들에게 공부를 열심히 하게 하고 책을 좋아하게 하는 것은 상당히 힘들다. 아이들은 눈치가 빠르기 때문이다. 청소년을 위한 물리학 이론 배틀을 지향하는 책이지만 14살뿐만이 아니라 성인이 쉽게 읽기에도 괜찮다.
