거울은 정말 좌우를 바꾸는 걸까?
아침에 일어나 가장 먼저 하는 것이 무엇입니까? 화장실을 간다고요? 화장실에 가면 거울에 비친 내 모습을 쉽게 볼 수 있습니다. 우리는 늘 거울에 내 모습을 비춰 봅니다. 밤새 얼굴이 붓지는 않았는지, 얼굴에 뭔가 묻지는 않았는지, 머리카락이 떡이 지지는 않았는지…. 하지만 거울 속에 비친 나는 항상 좌우가 바뀌어 있습니다. 내가 오른손을 들면 거울 속의 나는 왼손을 들고 있지요. 내가 왼쪽 눈을 윙크하면 거울 속의 나는 오른쪽 눈을 윙크하며 화답하지요. 그런데 거울은 정말 좌우를 바꾸는 걸까요?
거울 속의 나는 항상 좌우가 바꾸어 보인다. 정말 좌우가 바뀌는 걸까?거울이 바꾸는 것은 무엇일까?
자, 다시 거울 앞에 서 볼까요? 오른손을 위로 들어 보세요. 역시 거울 속의 나는 왼손을 번쩍 들고 있네요. 나와 거울 속의 나는 서로 마주보고 있습니다. 그러니까 오른손을 들면 거울 속에 내가 들어 있다고 생각하니 거울 속의 나는 왼손을 들고 있는 것이 확실합니다.
그럼 이런 실험을 해 볼까요? 내 오른손 바닥에 펜으로 점을 하나 찍습니다. 그리고 아까처럼 오른손을 위로 들어 보세요. 손바닥을 잘 펴고 말이지요. 역시 거울 속의 나는 왼손을 번쩍 들고 있습니다. 손바닥의 점도 그대로 잘 보입니다. 역시 내 오른손이 거울 속에서는 왼손으로 바뀌어 있습니다. 어? 그렇다면 거울 속의 손바닥 점은 정말 왼손에 있을 걸까요? 그럴 리는 없습니다. 다시 보아도 손바닥의 점은 내 오른손에 있습니다. 거울이 좌우를 바꾸었다고 생각하기 때문에 거울 속의 나는 왼손바닥에 점이 있는 것처럼 보이는 것입니다.
한 가지 실험을 더 해 볼까요? 나는 북쪽을 향하고 거울을 봅니다. 그러면 나의 오른쪽은 동쪽이고 왼쪽은 서쪽입니다. 자, 내 오른손을 90° 정도 들어 동쪽을 가리킵니다. 거울 속에 보이는 나의 손은 어느 쪽을 가리키나요? 거울 속의 나도 똑같이 동쪽을 가리킵니다. 거울이 좌우를 바꾼다면 서쪽을 가리켜야 합니다.
그렇습니다. 거울은 좌우를 바꾸는 것이 아닙니다. 그렇다면 거울은 무엇을 바꾸는 걸까요? 나와 거울 속의 나의 차이는 분명합니다. 바라보는 방향이 다르다는 것입니다. 나는 북쪽을 바라보지만 거울 속의 나는 남쪽을 바라봅니다. 거울은 좌우를 바꾸는 것이 아니고 앞뒤를 바꾸는 것입니다. 다만 우리는 거울 속에 내가 들어가 있다고 생각해서 좌우가 바뀐다고 생각하는 것입니다.
바르게 비춰 주는 거울
보통 거울은 표면이 평평하기 때문에 빛을 그대로 반사시킵니다. 거울은 자기에게 비춰진 무엇을 바꾸지 않습니다. 그대로 반사만 시킬 뿐입니다. 무엇인가가 바뀌었다고 생각하는 것은 우리 눈에 그렇게 보이기 때문입니다. 그런데 우리 눈에도 바르게 비춰 주는 거울이 있습니다. 정말 좌우가 바뀐 것처럼 말입니다.
특별한 거울이 아니고 거울 2장을 90°로 붙이고 앞에 투명 유리를 대어 삼각기둥처럼 만듭니다. 그리고 삼각기둥 안에 물을 넣고 거울을 들여다봅니다. 내가 오른손을 들면 거울 속의 나도 오른손을 듭니다. 물론 이 거울도 앞뒤가 바뀌어 있지만 보통 거울처럼 한 번 반사된 빛을 보는 것이 아니라 두 번 반사된 빛이 우리 눈에 들어오기 때문에 그대로 보이는 것이지요. 이런 거울을 ‘정영경(正暎鏡)’이라고 합니다. 바르게 비추는 거울이라는 뜻이지요. 기타무라 겐지라는 일본의 발명가가 발명한 것입니다.
들어온 빛을 90°로 꺾고 그 빛을 다시 90°로 꺾으면 담장 너머 안 보이는 곳도 볼 수 있습니다. 이것이 잠망경입니다. 거울을 45°로 비스듬히 놓으면 빛이 90°로 꺾입니다. 그렇게 되면 담장 너머에 있는 사람은 상하가 바뀌지요. 이 빛을 45°로 놓은 또 다른 거울로 꺾으면 상하가 다시 바뀌어 제대로 보이는 것입니다. 잠수함 안에서 밖을 내다볼 때 이용되는 것이지요.
거울의 다양한 이용
거울은 표면이 매끄러우면 거울로 들어오는 빛을 그대로 반사시킵니다. 보통 거울은 유리의 한 쪽 면에 아말감을 발라 빛이 통과하지 못하고 반사만 시키는 것입니다. 그냥 유리에 사물을 비춰 보면 빛이 모두 통과하기 때문에 아무 것도 비추지 못합니다. 이런 것을 투명이라고 하지요.
밖이 어두울 때 지하철이나 자동차의 창문을 보면 자신의 모습이 거울처럼 비춰지는 것을 볼 수 있습니다. 안과 밖이 똑같이 어둡거나 밝으면 아무것도 비추지 못합니다. 이런 성질을 이용하는 것이 경찰서 취조실의 유리입니다. 취조실 안이 밝고 밖이 어두우면 취조실 안에 있는 사람들은 유리가 거울처럼 보입니다. 하지만 취조실 밖에 있는 사람들은 취조실 안이 유리 창문처럼 들여다보입니다. 이런 거울을 반거울 또는 매직미러라고 합니다.
거울의 표면을 오목하게 만든 오목거울은 빛을 모아줍니다. 빛이 한 점에 모이는 곳을 초점이라고 합니다. 오목거울은 물체가 거울면으로부터 어느 지점에 있느냐에 따라 여러 가지 모습을 보여 줍니다. 물체가 초점과 거울면 사이에 있으면 물체가 똑바로 크게 보입니다. 그래서 치과에서 쓰는 작은 오목거울로 입 속을 크게 확대해서 볼 수 있습니다. 또 먼 우주의 천체에서 오는 희미한 빛을 오목거울로 빛을 모으면 망원경이 됩니다. 오목거울로 빛을 모아 수많은 적군의 배를 불태워 물리쳤다는 아르키메데스의 전략은 거울을 이용한 아주 유명한 이야기입니다.
치과에서 입 속을 들여다볼 때 오목거울을 쓰면 확대해서 볼 수 있다.거울면이 볼록한 볼록거울은 빛을 모으지 못하고 분산시킵니다. 그렇다고 볼록거울이 아무 것도 비추지 않는 것은 아닙니다. 빛이 거울 앞에서 모이지는 않지만 거울 안쪽에서 모인 것처럼 반사시킵니다. 그래서 물체는 작아 보이지만 대신 넓은 범위를 볼 수 있습니다. 꺾인 도로의 모퉁이에 볼록거울을 놓으면 안 보이는 쪽을 볼 수 있습니다. 편의점 같은 매장의 구석에 둥근 거울을 놓는데 그것이 바로 볼록거울입니다. 볼록거울이 넓은 범위를 비추기 때문에 매장 전체를 볼 수 있는 것이지요.
자동차의 사이드 미러 또한 볼록거울입니다. 그래서 뒤쪽을 넓게 보여줍니다. 하지만 볼록거울은 물체가 작아 보이기 때문에 멀리 있다고 생각하면 안 됩니다. 생각보다 가까이 있다는 것을 잊지 말아야 합니다.
사이드 미러는 볼록거울이어서 넓은 범위를 보여 준다.기타무라 겐지는 오랫동안 연구 끝에 정영경을 발명했다고 합니다. 거울을 보면서 야구 스윙 연습을 할 때 오른손과 왼손의 위치가 바뀌지 않게 하려고 이런 거울 발명하게 되었다고 합니다. 따라서 정영경은 여러 가지로 쓸모가 많아 보입니다. 하지만 사람들은 오랜 경험을 통해 보통의 거울을 보면서 무엇인가를 하는데 익숙해져 있기 때문에 정영경이 오히려 부자연스럽다고 생각하는 사람도 있습니다. 거울을 보면 습관처럼 좌우가 바뀌어 보인다고 생각하기 때문인데, 우리의 오랜 경험은 무시하기 어렵다는 생각이 듭니다.
