범준에 물리다

머리말 •5

1장 세상은 물리다

아직도 양자역학이 이해가 안 되시나요? •17
모든 사람이 어려워하는 ‘양자역학’ / 역학이란? / 고전역학과 양자역학의 차이점? / 양자역학을 만든 사람 / 기묘한 양자역학의 세계를 보여주는 실험 / 영화 속 양자역학의 활용

시간은 도대체 왜 미래로만 흐를까? •36
엔트로피 증가의 의미 / 열역학 분야에서의 시도 ⓵ 줄의 열역학 실험 / 열역학 분야에서의 시도 ② 헬름홀츠의 열역학 제1법칙 / 열역학 분야에서의 시도 ③ 클라우지우스의 엔트로피 증가의 법칙 / 열역학 분야에서의 시도 ④ 볼츠만의 통계역학적 엔트로피 증가 / 엔트로피는 항상 증가할까? / 시간이 흐르는 이유 / 무한동력은 가능할까? / 하늘을 나는 운동화를 만들 수 있을까 / 무한동력이 가능한 세상이 온다면?

하루아침에 전기가 사라지면 벌어지는 일 •58
전기는 누가 발견했을까? / 전기는 어떻게 생겨날까? / 전기는 어떻게 우리 집에 들어올까? / 한국이 돼지코 콘센트를 쓰는 이유 / 세상에서 갑자기 전기가 사라진다면? / 전 세계 초유의 정전 사고 / 과거와 절대 비교할 수 없는 전기 사용량

스마트폰에는 전자파가 얼마나 있을까? •78
전자레인지는 어떻게 음식을 데울까? / 전자레인지의 전자기파는 진짜 몸에 안 좋을까? / 포도를 전자레인지에 돌리면 벌어지는 일 / 스마트폰을 옆에 두고 자면 인체에 치명적일까? / 일상생활에서 전자기파가 가장 많이 나오는 곳은? / 전자레인지를 돌릴 때 앞에 있어도 되나요? / 물리학자가 알려주는 전자레인지 사용 꿀팁 / 전자레인지 사용 시 주의해야 할 점 / 전자레인지로는 절대 녹일 수 없는 무적의 방법 / 전자레인지에 사람이 들어가면 어떻게 될까?

2장 물리법칙으로 풀어보는 문명 스케치

500층 건물도 지을 수 있을까? •99
바람의 속도는 왜 매번 다를까? / 초고층 건물로 불리는 기준 / 초고층 건물의 특징 / 초고층 건물에 부는 바람 / 초고층 건물은 어떻게 흔들리지 않고 서 있을까? / 500층 건물을 지을 짓는 방법

얼마나 깊이 땅을 팔 수 있을까? •120
서울은 어떻게 그 많은 지하철을 지었을까? / 뉴욕이 가라앉고 있다는 게 사실일까? / 지하 500층도 뚫을 수 있을까? / 핵전쟁이 일어난다면 지하 몇 층부터 안전할까? /유독 한국에 반지하가 많은 이유 / 한국에 지하도시가 생길 수 있을까?

배를 크게 만들수록 유리한 이유 •134
차에 타면 멀미가 나는데 직접 운전할 때는 왜 안 날까? / 물리학자가 생각하는 한국의 교통수단 / KTX가 시속 300km로 달려도 안전한 이유 / KTX에 안전벨트가 없는 이유 / 어떻게 물 위에서 버스가 달릴 수 있을까? / 크면 클수록 유리한 이동수단, 배 / 미래에 교통수단은 어떻게 바뀔까? / 서울~부산 20분 걸리는 꿈의 교통수단 / 드론으로 택배를 받는 세상

3장 알아두면 약이 되는 내 몸의 물리학

1장
왼손잡이가 절대적으로 유리한 스포츠 •157
오른손잡이와 왼손잡이 중 스포츠에 유리한 쪽은? / 왼손잡이가 절대적으로 유리한 스포츠는? / 축구에서 공을 차는 것보다 더 중요한 것은? / 양궁할 때 줄이 코와 입술에 닿게 하는 이유 / 수영장에서 가장 유리한 레인은 어딜까? / 골프에 숨어 있는 과학 원리 / 야구 선수가 홈런을 쉽게 치는 비결

키가 큰 사람이 날씬해 보이는 이유 •181
신체는 정말 타고나야 할까? / 키 큰 사람이 날씬해 보이는 이유 / 코끼리가 털이 거의 없는 이유 / 날씬해 보이는 사람의 특징

롤러코스터를 탈 때 철렁하는 느낌이 드는 이유 •194
놀이기구를 잘 타는 사람과 못 타는 사람의 차이 / 롤러코스터를 탈 때 붕 뜨는 느낌이 드는 이유 / 떨어질 때의 느낌은 우주의 무중력과 같을까? / VR 게임 중 낙하할 때 짜릿한 느낌이 드는 이유 / 구름에 닿는 롤러코스터를 만들 수 있을까? / 360도 회전 놀이기구에서 사람이 떨어지지 않는 이유 / 자이로드롭은 어떻게 속도를 갑자기 줄일까? / 놀이기구에서 스릴을 느끼기 좋은 자리는 어디일까? / 번지점프를 할 때 떨어지는 속도

4장 물리학으로 따져보는 상상 실험실

과학자들에게 엉뚱한 질문을 해 보았습니다! •217
폭포에서 떨어진 물의 온도는 폭포 위와 다를까? / 폭포에서 떨어지면 살 수 있을까? / 물의 양에 따라 카페인의 함량이 다를까? / 서울에서 부산까지 멀티탭으로 전기 연결이 가능할까? / 하늘을 향해 총을 쏘면 총알이 떨어져 머리에 맞을까? / 그네로 360도 회전이 가능할까? / 지구가 정육면체 모양이라면 어떤 일이 벌어질까? / 내 목소리와 녹음된 목소리는 왜 다를까?

이과를 열 받게 하는 ‘짤’을 본 물리학자의 반응 •239
물리학자로서 지겹도록 많이 들은 질문 / 가장 어이없었던 질문은? / 이과를 화나게 하는 짤⓵ 무환동력 배터리 / 이과를 화나게 하는 짤 ② 사과를 공중에 띄우는 방법 / 이과를 화나게 하는 짤 ③ 인생은 속도가 아니라 방향이다 / 이과를 화나게 하는 짤 ④ 블루투스 샤워기를 만드는 방법

어이없는 짤을 본 과학자의 찐반응 •258
거울로 보는 내 얼굴 VS 남이 찍어준 사진 / 이과를 화나게 하는 짤 ⑤ 두부를 얼리면 단백질 함량이 여섯 배 높아진다? / 이과를 화나게 하는 짤 ⑥ 권총으로 하늘을 나는 방법 / 이과를 화나게 하는 짤 ⑦ 에어컨으로 지구온난화 해결하기 / 이과를 화나게 하는 짤 ⑧ 공으로 절벽을 건너는 방법

5장 그럴싸하고 잡(Job)스러운 물리학자의 탐구생활

우리나라에 노벨상 수상자가 나오지 않는 이유 •279
왜 노벨상에 많은 관심을 보일까? / 한국에서 노벨상이 나오지 않는 이유 / 2023년 노벨 물리학상에 대하여 / 세상에서 가장 어이없는 노벨상 / 이그노벨상의 수상 조건 / 황당한 이그노벨상 수상 연구 / 이그노벨상을 받은 괴짜 한국인 / 이그노벨상에 참가해 볼까?

<스파이더맨>이 치명적인 과학 오류인 이유 •294
물리학자는 영화를 볼 때 직업병으로 과학적 오류를 찾을까? / 영화 속 과학적 오류 ⓵ 인터스텔라 / 영화 속 과학적 오류 ② 겨울왕국 / 영화 속 과학적 오류 ③ 타이타닉 / 영화 속 과학적 오류 ④ 스타워즈 / 영화 속 과학적 오류 ⑤ 스파이더맨 / 과학적으로 가장 잘 만들었다고 생각한 영화 / 물리학자가 추천하는 꼭 봐야 할 영화들 ⓵ 에브리씽 에브리웨어 올 앳 원스 / 과학자가 추천하는 꼭 봐야 할 영화들 ② 듄 / 과학자가 추천하는 꼭 봐야 할 영화들 ③ 블레이드 러너 / 과학자가 추천하는 꼭 봐야 할 영화들 ④ 매트릭스 / 과학자가 추천하는 꼭 봐야 할 영화들 ⑤ 컨택트

물리학자는 무인도에서 어떻게 살아남을까? •318
왜 과자 봉지는 톱날 부분이 더 잘 뜯길까? / 비닐 랩이 금속 그릇에 잘 붙지 않는 이유 / 물리학자의 밸런스 게임 ⓵ 다시 태어나면 맨날 굶고 지내는 물리학자 VS 억만장자이지만 과학의 ‘과’자도 모르는 사람 / 물리학자의 밸런스 게임 ② 세모, 네모, 동그라미 중에서 최고의 모양은? / 물리학자의 밸런스 게임 ③ 사막에서 길 잃기 VS 북극에서 길 잃기 / 물리학자의 밸런스 게임 ④ 완전자율주행 자동차의 사고 책임, 차량 제조사 VS 운전석에 앉아 있는 탑승자 / 물리학자의 밸런스 게임 ⑤ 아는 것이 힘이다 VS 모르는 것이 약이다 / 물리학자의 밸런스 게임 ⑥ 무인도에 같이 갈 사람을 뽑는다면? / 물리학자의 밸런스 게임 ⑦ 무인도에 간다면 꼭 가져갈 물건은? / 물리학자의 밸런스 게임 ⑧ 시작과 중간과 끝 중 가장 중요하다고 생각하는 것은?

〈앤트맨〉의 상상은 원자의 내부가 이렇게 텅 비어 있으니 공간적으로 ‘전자를 원자핵 가까이 당기면 원자의 크기를 줄일 수 있지 않을까?’라는 생각에서 나온 것이다. 정말로 원자핵과 전자 사이의 거리를 좁혀서 원자 하나의 크기를 급격하게 줄일 수 있을까? 그래서 앤트맨 같은 히어로를 탄생시킬 수 있을까? 물리학자들은 그런 일은 불가능하다고 생각한다. 원자의 크기를 지금보다 수천만 배, 수억 배로 줄일 수 있으려면 원자핵과 전자 사이의 상호작용이 훨씬 더 강해야 한다.

알베르토 아인슈타인Albert Einstein은 엔트로피 증가의 법칙을 ‘결코 흔들리지 않을 유일하고 보편적인 이론’이라고 했다. 엔트로피 증가의 법칙은 그만큼 세상을 움직이는 본질적인 개념이며, 우리가 마주하는 자연계의 전 영역에 광범위하게 영향을 미친다는 뜻이다. 아인슈타인도 인정했듯이, 엔트로피 증가의 법칙은 물리학자라면 어느 누구도 부정할 수 없는 명확한 사실이다. 그런데 생각해보아야 할 점은 ‘자연스러운 변화의 방향은 엔트로피가 증가하는 방향’이라는 것이다.