상상하면 더 재미있는 물리 이야기(메멘토청소년문고 6)

풍선으로 집을 허공에 띄울 수 있을까?
지구의 자전을 멈추면 어떻게 될까?
빛의 속도로 공을 던지면 어떻게 될까?

"엉뚱해도 괜찮아"
생활 속 친근한 예와 직관적인 그림으로
단박에 이해하는 물리학의 세계

물리학은 "상상력과 창의적 사고를 통해 세상을 이해하는 능력을 키우는" 학문이다. 그래서 추상적인 정의와 문제 풀이를 통해서 배우기보다 '일상'에서 마주치는 친숙한 상황을 물리적으로 해석하면서 개념을 체득하는 것이 더 큰 도움이 된다. 『상상하면 더 재미있는 물리 이야기』는 밥솥, 청소기, 배터리 이야기부터 시작해 우주와 SF까지 영역을 넓혀 물리법칙을 꼼꼼하게 설명한 책이다. 생활과 밀접한 이야기로 호기심을 일으킨 후 물리학적 윈리를 설명하였기에, 물리학을 처음 접하거나 어려워한 사람들이 흥미를 갖기 좋은 책이다. 교육에 활용하기에도 적합하다.
새로운 기술의 개발이나 스포츠 선수들의 기록 경신 소식을 접하다 보면 인간과 과학의 발전은 끝이 없어 보인다. 하지만 반드시 어딘가에 물리적인 한계가 존재한다. 이 책에서는 '엘리베이터에서 떨어질 때 착지 직전에 점프하면 살 수 있을까?' '위쪽으로 휘어지는 변화구를 던질 수 있을까?' '영하 300℃의 냉동고를 만들 수 있을까?'처럼 불가능해 보이는 물리학 주제를 철저하게 검증하면서 물리법칙의 '한계'와 '가능성'에 대해 알아본다.
간결한 내용 구성으로 물리법칙이 한눈에 들어오도록 편집한 것도 특징이다. 장별 이야기는 4단계로 구성되어 있다. ⓛ '물리적으로 실현할 수 있을까' 하고 의문을 품을 만한 제목 제시, ② 물리법칙으로 해결할 수 있는지 설명, ③ 그림 해설로 다시 직관적으로 설명, ④ 제목의 실현 가능성을 간결하게 설명한 결론. 매력 넘치는 "황당무계한" 질문에 세상 진지하게 답하는 물리학의 귀여움에 빠져들 수밖에 없을 것이다.


2. "상상력 무한대!"
가전, 기술, 스포츠, 우주, SF
5가지 주제로 떠나는 흥미진진한 물리 여행

이 책은 가전, 기술, 스포츠, 우주, SF 5가지 주제의 50가지 이야기로 상상력을 무한대로 넓혀 물리학의 세계를 탐험한다. 각 주제로 어떤 이야기를 다루는지 살펴보자.

1부 가전 이야기
리모컨이나 전자레인지, 압력솥같이 친근한 가전제품도 물리법칙을 응용해서 만들었다. 법칙을 알면 '슈퍼 가전제품'을 만들 수 있을까? 1부에서는 순식간에 밥을 짓는 전기밥솥, 달걀을 터뜨리지 않는 전자레인지, 옆 동네에서도 조작할 수 있는 리모컨, 수명이 무한한 건전지 등을 만드는 것이 가능한지, 불가능하다면 어떤 물리적 한계가 있는지 살펴본다.

2부 기술 이야기
자동차와 조명을 발명하면서 인류가 크게 진보했다. 2부에서는 과학의 발전에 따라 우리 생활이 얼마나 달라질 수 있는지 알아본다. 현재 일본의 고속열차인 신칸센 노조미로 도쿄와 오사카 사이를 이동하는 데 2시간 30분 정도 걸린다. 5분 안에 이동하려면 어떤 물리적 조건이 필요할까? 자동차 충돌에도 운전자가 다치지 않는 차, 에너지를 공급하지 않아도 일을 계속하는 '영구기관'은 가능할까? 지구를 관통하는 터널을 뚫으려면 어떤 한계를 뛰어넘어야 할까?

3부 스포츠 이야기
단거리달리기 기록이나 투수의 구속이 점점 빨라지고 있다. 3부에서는 스포츠 분야에서 한계를 뛰어넘을 수 있을지 물리학적으로 분석한다. 피겨스케이팅에서 7회전 점프가 가능할까? 체공 시간 0.77초에 73cm 높이로 4회전 점프를 하는 선수가 7회전을 한다고 가정하자. 각운동량 계산에 따르면 130cm를 점프하면 7회전이 가능하다. 2024년 장대높이뛰기 세계기록은 스웨덴의 듀플랜티스 선수가 세운 6.26m다. 10m도 넘을 수 있을까? 초속 14m로 도움닫기를 하면 가능한데, 이는 100m 달리기를 7초에 해내는 속도다. 참고로 100m 세계 신기록은 우사인 볼트가 세운 9.58초다.

4부 우주 이야기
천문학적이라는 말이 있듯이 우주 분석은 규모가 크다. 4부에서는 지구의 상식으로는 측정할 수 없는 우주를 물리학적으로 느껴 본다. 달과 태양이 지금보다 두 배 멀어진다면 어떤 일이 생길까? 화성과 목성 사이에 지구가 있다는 말인데, 그러면 일조량이 줄어든다. 지구가 태양의 생명체 거주가능 영역(골디락스 존)에서 벗어나고, 지구상의 많은 생명체가 절멸할 것이다. 지구의 자전을 멈추면 어떤 일이 벌어질지, 태양의 불꽃을 물로 끌 수 있는지도 알아본다.

5부 SF 이야기
'타임머신'이나 '하늘을 나는 집'처럼 절대로 있을 법하지 않은 일도 진지하게 분석하다 보면 상식을 뛰어넘는 새로운 깨달음을 얻을지 모른다. 5부에서는 이런 공상과 몽상이 실현 가능한지 알아본다. 해저에 밀폐된 돔을 만들어 도시를 만드는 것은 그저 헛된 꿈일까? 흔히 생각하는 반구형 돔이 아닌 구형 공간을 잠수정의 압력 선체와 같은 소재로 만들어서 거주 공간으로 삼으면 해저 도시라는 꿈을 이룰 수 있다. 애니메이션 〈업〉(2009)에서처럼 풍선을 달아 집을 공중에 띄우려면 풍선이 얼마나 커야 할까? 가로세로 10m, 무게 100tf(톤포스)인 집을 들어 올리려면 지름이 63m쯤 되는 풍선이 있으면 된다!

들어가며
이 책의 특징

1부 가전 이야기
1 데이터를 무한히 기억하는 플래시메모리를 만들 수 있을까?
2 순식간에 밥을 짓는 전기밥솥을 만들 수 있을까?
3 달걀을 터트리지 않는 전자레인지를 만들 수 있을까?
4 초고속으로 음식을 끓이는 압력솥을 만들 수 있을까?
5 냉동고의 온도를 영하 300℃까지 내릴 수 있을까?
6 리모컨의 작동 범위를 옆 동네까지 넓힐 수 있을까?
7 진공청소기의 흡입력을 얼마나 높일 수 있을까?
8 걸으면서 무선 충전을 할 수 있을까?
9 건전지의 수명이 무한할 수 있을까?

2부 기술 이야기
1 도쿄와 오사카 사이를 5분 만에 이동하는 철도를 낼 수 있을까?
2 충돌 사고가 일어나도 운전자가 다치지 않는 차를 만들 수 있을까?
3 엘리베이터가 순식간에 350m까지 올라갈 수 있을까?
4 떨어지는 엘리베이터 안에서 착지 순간에 뛰어오르면 안 다칠 수 있을까?
5 핵융합 발전을 이용하면 전기 요금이 내려갈까?
6 영구기관을 만들 수 있을까?
7 심해를 비추는 조명을 만들 수 있을까?
8 바닷속에 친환경 얼음 터널을 만들 수 있을까?
9 지구를 관통하는 터널을 만들 수 있을까?
10 휴대용 레이저총을 만들 수 있을까?
11 레이저광선으로 지구를 파괴할 수 있을까?
12 용수철을 이용해서 10m 넘게 뛰어오를 수 있을까?

3부 스포츠 이야기
1 광속으로 공을 던지면 어떻게 될까?
2 진행 방향이 위쪽으로 달라지는 변화구를 던질 수 있을까?
3 지구를 한 바퀴 도는 초대형 홈런을 칠 수 있을까?
4 몸무게가 가벼워야 높이 뛸 수 있을까?
5 적도에서는 권투 선수가 몸무게를 줄이지 않아도 될까?
6 나보다 몸무게가 100kg 더 나가는 상대를 이길 수 있을까?
7 피겨스케이팅에서 7회전 점프를 할 수 있을까?
8 장대높이뛰기로 10m 높이의 건물을 뛰어넘을 수 있을까?

4부 우주 이야기
1 달에 롤러코스터를 만들면 어떻게 될까?
2 달과 태양이 지금보다 두 배 멀어진다면 어떨까?
3 로켓 창문으로 보는 풍경은 어떨까?
4 우주에서 몸무게를 잴 수 있을까?
5 우주의 추위를 재현할 수 있을까?
6 인공위성으로 개기일식을 만들 수 있을까?
7 지구의 자전을 멈추면 어떻게 될까?
8 태양의 불꽃을 물로 끌 수 있을까?
9 별의 폭발을 막을 수 있을까?
10 암흑물질을 느껴 볼 수 있을까?
11 우주를 만들어 낼 수 있을까?

5부 SF 이야기
1 지구를 쪼개려면 에너지가 얼마나 필요할까?
2 어떤 속도에서 잔상이 생길까?
3 시속 몇 km로 달려야 절벽을 올라갈 수 있을까?
4 여덟 빛깔 무지개를 볼 수 있을까?
5 메아리가 영원히 울릴 수 있을까?
6 내압 돔을 만들어 해저 도시에서 살 수 있을까?
7 고속열차를 멈추려면 몇 명의 힘이 필요할까?
8 풍선을 몇 개나 달면 집을 공중에 띄울 수 있을까?
9 이족 보행을 하는 거대 로봇을 만들 수 있을까?
10 타임머신을 만들 수 있을까?

단위 표
1 질량/면적/시간
2 길이/온도/힘
3 압력/에너지·일·열량/속도
4 가속도/부피/각도

참고 문헌
감수자 및 감역자 약력