나의 행복한 물리학 특강

제1장 원자핵에서 우주까지
제2장 측정과 오차와 별
제3장 운동하는 물체
제4장 빨대의 마술
제5장 무지개의 신비
제6장 현악기와 관악기의 화음
제7장 전기의 신비
제8장 자기의 신비
제9장 에너지 보존
제10장 외계에서 오는 엑스선
제11장 초기의 엑스선풍선
제12장 우주적 재앙, 중성자성, 블랙홀
제13장 천상의 발레
제14장 엑스선폭발
제15장 세상을 보는 법
부록 1
부록 2
옮긴이의 말

중력이나 기압처럼 애초에 우리가 보지 못했고 따라서 마냥 당연히 여겼던 것들은 알고 보면 가장 환상적인 현상들에 속한다. 이는 마치 강물에서 행복하게 헤엄치고 있는 두 물고기 사이의 농담과 같다. 한 물고기가 의문에 찬 표정으로 다른 물고기를 바라보면서 말한다. “도대체 ‘물’에 대한 새 이야기란 게 뭐냐?”
우리는 눈에 보이지 않는 공기의 무게와 밀도를 자연스레 여긴다. 하지만 사실 우리는 엄청난 공기의 바다 밑바닥에 살고 있다. 따라서 우리는 날마다 매 순간 상당한 압력을 받고 있다. 손바닥을 펴서 위쪽을 향하게 하고 앞으로 쭉 내밀어보자. 그런 다음 단면의 가로와 세로가 1센티미터인 사각형의 기다란 관이 손바닥 위에 서 있고 그 끝은 대기권의 꼭대기에 닿았다고 하자. 대기권의 높이는 수백 킬로미터가 넘는다. 따라서 관의 무게를 제외한 공기의 무게만 하더라도 약 1킬로그램 정도가 된다.
하지만 이처럼 큰 힘들이 손의 양쪽 면에서 함께 작용한다면 왜 우리의 손은 찌그러지지 않을까? (…) 우리의 가슴은 어떨까? 가슴의 넓이는 1천 제곱센티미터가량 된다. 따라서 공기가 누르는 알짜힘은 약 1천 킬로그램, 곧 약 1톤이다. 또한 등에도 이만큼의 알짜힘이 가해진다. 그렇다면 왜 우리의 허파는 찌그러지지 않을까?

중력이나 기압처럼 애초에 우리가 보지 못했고 따라서 마냥 당연히 여겼던 것들은 알고 보면 가장 환상적인 현상들에 속한다. 이는 마치 강물에서 행복하게 헤엄치고 있는 두 물고기 사이의 농담과 같다. 한 물고기가 의문에 찬 표정으로 다른 물고기를 바라보면서 말한다. “도대체 ‘물’에 대한 새 이야기란 게 뭐냐?”
우리는 눈에 보이지 않는 공기의 무게와 밀도를 자연스레 여긴다. 하지만 사실 우리는 엄청난 공기의 바다 밑바닥에 살고 있다. 따라서 우리는 날마다 매 순간 상당한 압력을 받고 있다. 손바닥을 펴서 위쪽을 향하게 하고 앞으로 쭉 내밀어보자. 그런 다음 단면의 가로와 세로가 1센티미터인 사각형의 기다란 관이 손바닥 위에 서 있고 그 끝은 대기권의 꼭대기에 닿았다고 하자. 대기권의 높이는 수백 킬로미터가 넘는다. 따라서 관의 무게를 제외한 공기의 무게만 하더라도 약 1킬로그램 정도가 된다.
하지만 이처럼 큰 힘들이 손의 양쪽 면에서 함께 작용한다면 왜 우리의 손은 찌그러지지 않을까? (…) 우리의 가슴은 어떨까? 가슴의 넓이는 1천 제곱센티미터가량 된다. 따라서 공기가 누르는 알짜힘은 약 1천 킬로그램, 곧 약 1톤이다. 또한 등에도 이만큼의 알짜힘이 가해진다. 그렇다면 왜 우리의 허파는 찌그러지지 않을까?

정확히 공명이란 무엇인가? 이를 실감나게 이해하는 좋은 방법은 그네에 앉은 어린이를 밀어보는 것이다. 이때 여러분은 직관적으로 적은 노력으로 큰 진폭을 얻는 방법을 간파한다. 그네는 진자와 같으므로 일정한 주기를 가진다. 따라서 이 주기에 정확히 동조하면서 그네를 밀면 힘을 조금씩만 더해도 그 힘들이 모여 결국 커다란 진폭으로 흔들리게 된다. 실제로 해보면 알다시피 손가락 몇 개만으로 살짝살짝 밀어도 어린이를 점점 더 높이 떠오르게 할 수 있다.
그네를 이렇게 밀 때 여러분은 바로 공명을 이용하고 있는 것이다. 물리에서 공명은 뭔가가 어떤 특정 진동수에서 다른 진동수들에서보다 더 강하게 진동하는 현상을 말하는데, 그 예로는 진자, 소리굽쇠, 바이올린 현, 포도주잔, 북의 가죽, 강철 기둥, 원자, 전자, 원자핵, 심지어 어떤 관에 들어 있는 공기기둥과 같은 수많은 것들이 포함된다. 그리고 공명 상태의 진동수를 공명진동수 또는 자연진동수라고 부른다.