이토록 아름다운 물리학이라니

머리말

건축의 대가들
작은 것은 아름답다
아제르리도 성의 다락
파리의 상징 에펠탑
내적 균형의 미
장력이 만드는 곡면

힘이 만드는 예술
비눗방울이 터질 때까지
거품의 최후
사슬이 만드는 아름다운 현수선
우아한 석조 아치
조개와 밀푀유

끈으로 이뤄진 세계
8개의 다리를 가진 건축가
물에 젖은 머리카락의 병합 현상
날아다니는 건축가, 새
지푸라기로 만든 다리
주름잡기와 가위질을 하는 입체의 마술사들
직조, 날실과 씨실의 조화
종이로 만든 공은 특이하다

알갱이에서 유리까지
모래 알갱이로 본 세상
모래성의 비밀
흙으로 지어진 건축물들
액체 상태의 돌, 콘크리트
알갱이를 붙이는 소결 이야기
유리의 변신

움직임에 대하여
휘어지거나 혹은 꺾이거나
공중으로 날아오르기
솔방울의 춤
씨앗들의 비행
활과 현이 만드는 진동
모래 더미의 물리학

파열이 만든 모습들
선사시대의 보석
뾰족하게 찢어지는 이유
샐러드의 기하학
지문과도 같은 균열
계란 위를 걷기
루퍼트 왕자의 눈물

용어 사전
참고문헌
감사의 말

큰 건물을 짓는다는 것은 건축물의 넓이가 넓어지는 것뿐 아니라 높이가 높아지는 것에 따른 압력 증가까지 고려해야 하는 것을 의미한다. 그래서 아름다운 건축물은 항상 적당한 크기가 있기 마련이다. ‘작은 것이 아름답다’란 뜻의 라틴어 ‘Parvus est bellus’는 자연법칙인 셈이다.

힘의 균형을 이용하는 다른 건축물의 예로 프랑스 아베롱(Aveyron) 주의 도시 미요(Millau)에 있는 사장교(Ponts ahaubans)를 들 수 있다. 사장교란 기둥에 연결된 케이블로 다리의 상판을 들어 올려 건설한 다리로 그 형태가 배의 돛에 연결된 밧줄들을 연상시킨다. 사장교의 케이블들은 기둥을 중심으로 좌우 대칭을 이뤄 다리가 수평 방향으로 균형을 잡게 한다. 그래서 다리는 내부 균형을 유지할 수 있으며 미국 샌프란시스코의 금문교(Golden Gate)와 같은 현수교에서 보듯이 케이블을 다리 끝에 강하게 고정할 필요가 없다.

그런데 왜 이렇게 팽팽한 표면은 항상 말안장 모양으로 나타날까? 고개는 항상 위쪽으로 굽은 곡선(양 끝이 올라가는 능선)과 아래쪽으로 굽은 곡선(산을 넘기 위한 최단 거리의 고갯길)으로 나타나는 기하학적 특징을 가지고 있다. 이 2개의 가상 곡선을 팽팽하게 당겨진 천막의 장력을 표시하는 선이라 생각해보자. 그러면 위로 구부러진 곡선이 나타내는 장력은 표면을 위로 잡아당기는 반면, 아래로 구부러진 곡선이 나타내는 장력은 표면을 아래로 잡아당긴다는 사실을 알 수 있다. 따라서 이러한 장력을 받아 휘어진 곡면의 경우에는 매우 정교한 균형 아래에 놓여 있어야만 하고, 그 균형은 말안장 모양에서만 가능하다.