세상에서 가장 아름다운 실험 열 가지

머리말 - 전이의 순간

하나 - 에라토스테네스의 지구 둘레 재기
[간주] 과학은 왜 아름다운가

둘 - 사탑의 전설
[간주] 실험과 시연

셋 - 갈릴레오와 경사면
[간주] 뉴턴-베토벤 비교

넷 - 뉴턴의 프리즘 빛 분해
[간주] 과학은 아름다움을 해치는가?

다섯 - 캐번디시의 엄격한 실험
[간주] 대중문화 속의 과학

여섯 - 영의 빛나는 비유
[간주] 과학과 은유

일곱 - 푸코의 숭고한 진자
[간주] 과학과 숭고함

여덟 - 밀리컨의 기름방울 실험
[간주] 과학에서의 인식

아홉 - 러더퍼드의 원자핵 발견
[간주] 과학의 예술

열 - 단독 전자의 양자적 간섭
[간주] 또 다른 아름다운 실험들

결론 - 과학은 여전히 아름다운가?

감사의 말
주석
옮긴이의 말
찾아보기

뉴턴의 프리즘 빛분해 - 프리즘, 장난감에서 과학 탐구 도구로

[그림4-2]는 뉴턴이 첫번째 광학 강의를 할 때 종이에 그려두었던 결정적 실험의 설계도이다. 창의 구멍으로 들어온 가느다란 빛줄기가 첫번째 프리즘을 지나 3.6미터쯤 떨어진 판자로 펼쳐진다. 판자에 펼쳐질 때 무지개 같은 다채로운 색깔이 드러나며 모양은 세로로 길죽하고 빨강에서 파랑까지 색깔들이 가로로 띠를 이룬다. 프리즘을 갖고 놀아본 사람들이라면 누구나 이 모습을 보았겠지만 모양의 의미까지 생각해본 적은 거의 없을 것이다.

뉴턴은 여기에다가 새로운 단계를 덧붙였다. 두 번째 프리즘과 판자를 더한 것이다. 그는 판자에 다시 구멍을 뚫어 길쭉한 띠처럼 형성된 빛의 상 중 일부가 뒤편의 프리즘으로 넘어가도록 했다. 그리고 그 빛줄기를 다시 또 다른 판자, 혹은 벽에 쏘아보냈다. 첫번째 프리즘을 조금씩 조정함으로써 그는 길쭉한 상을 위아래로 움직이게 할 수 있었고, 다양한 색깔의 빛 중 특정한 부분만 구멍을 통과해 두번째 프리즘과 마지막 판자까지 도달하게 만들었다. 그리고는 어떤 일이 벌어지는지 열심히 지켜보았다.

뉴턴은 첫번째 프리즘에서 가장 크게 굴절된 파란빛이 두번째 프리즘에서도 여전히 가장 크게 굴절된다는 사실을 알아챘다. 마찬가지로 첫번째 프리즘에서 가장 작게 굴절된 빨간빛은 두번째에서도 가장 조금 굴절되었다. 그는 빛의 입사각(빛이 프리즘 표면에 부딪칠 때의 각도)이 굴절 형태와는 아무 상관이 없다는 것도 알아냈다. 뉴턴의 결론은 빛이 굴절되는 정도. 즉 '꺾이다'라는 뜻의 라틴어 단어 레프란제레(refrangere)를 딴 '굴절률'이란 것은 빛 자체의 속성이지 프리즘의 문제가 아니라는 것이다. 빛은 두 개의 프리즘을 지날 때에도 자체의 굴절률을 그대로 유지했다. 프리즘은 빛을 변형시키지 않으며 그저 각자의 굴절률에 따라 뿌려주기만 할 뿐이다. - 본문 107~108쪽에서