밤을밝혀주던초기의빛에서현대물리학의핵심이된현재의빛까지
레이저프린터,슈퍼마켓의바코드스캐너,라식수술,인터넷광통신망,엑스레이,천체망원경…이것들의공통점은무엇일까?바로빛의속성을활용한과학기술의결과물이라는점이다.우리가보는빛은8분전태양을떠난빛이다.빛은지구에도착해에너지원이된다.사람이만든인공광원은원시시대에는밤을밝혀주었고,점차활동무대를넓히는데결정적인역할을했다.빛이있어서우리는사물을인식할뿐아니라수많은첨단기술의결과물을누리며산다.세계를잇는광통신망덕분에거리의한계를극복했고,지구가당면한가장심각한환경문제인지구온난화나에너지문제의실마리또한빛을이용한광기술에서찾고있다.
빛은지금까지도그래왔으나앞으로는더더욱문명을밝히는주역이될것이다.그렇다면빛을이용한광기술의달콤한결과물만따먹는데서그치지않고광기술의배경과발전경로를탐색해보는데에는어떤의미가있을까?과학기술이발전할때대다수사람들은방관자가되기쉽다.고도로발달할수록일반인의이해범위에서너무멀리나간다는문제도있다.하지만어떤과학자들은그래도자꾸만과학을대중에게알리고자한다.특히자라나는세대에게는더더욱그러하다.왜냐하면기술이발달한시대를살아가는당사자로서과학발전이인류의행복을향하고있는지를감시해야할필요가우리에게는있기때문이다.감시한다는것은과학발전에끌려다니기만하지는않겠다는의지의표현이다.그런의미에서현대사회를살아가는시민이라면누구라도과학에대해최소한의지식을갖출필요가있다.《빛쫌아는10대》는십대가과학기술,그중에서도광기술이주도하는시대를주체적인시민으로서살아갈수있도록기초적인지식을전달하고자하는데목적을두고있다.
빛은세상을이해하는가장강력한수단
물리학에서다루는빛은이해하기가쉽지않다.빛의이동같은속성을직관적으로이해하기어려울뿐더러지금까지제대로규명되지않은부분도많다.상대성이론이나양자역학은현대물리학의핵심이라지만,어렵기로악명이높다.그런면에서《빛쫌아는10대》는읽을수록빛난다.다양하고풍부한어휘로익숙한상황에빗대어설명하고자하는저자의노력은,빛의속성이현대과학에서어떻게사용되고있는지와이어져세상의퍼즐을맞추는기분이들게한다.
빛이프리즘을통과하면무지개색을띠는다양한색깔들로분산된다는지식을얻었다치자.거기에무슨쓸모가있을까?과학교과를공부할때이런질문을품어보지않은사람은거의없을것이다.이책은빛이다양한색깔들로분산되는성질을이용해‘분광학’이라는분야가발전하였고,이를이용하여아주먼과거의비밀을탐색할뿐아니라인간의활동무대를우주로확장할가능성을엿보고있다고설명한다.빛의속성을안다는것은과학기술로무장한현대사회를이해하는필수적인재료임을알려주는것이다.
빛이없다면세상은어떻게보일까?인간은시각정보로외부의정보를상당부분처리한다.그만큼본다는것,즉시각은우리가세상을인식하는가장강력한수단이다.여기에가장결정적인역할을하는것이빛이다.그래서현대과학은가장아름답고자연스러워보이는디스플레이를개발하고인공광원을개발하는데에기술력을키워왔다.빛을원하는방향으로보낼수있는광통신망을구축하여세계구석구석에정보를나르기도한다.빛의성질을이해했기때문에태양에가지않아도태양의대기성분을알수있고,도저히닿을수없을정도로먼거리에있는행성의환경도알아낼수있다.이모든것이빛을이용한광기술의결과다.요컨대빛은우리가세상을이해하는데가장강력한수단이다.
빛의속성을이용한사례하나,광통신망
휴대폰이없고모르는것을검색할수있는인터넷이없는세상을이제상상이라도할수있을까?그런상황은이제‘재앙’이라고부를수밖에없을것이다.정보를공유하고전파하는데가장핵심적인역할을한것은광기술을이용한광통신망이다.오늘날지구의바다밑바닥에는엄청난길이의광통신망이깔려있는데,광통신망이작동하는데에는광섬유가핵심적인역할을한다.광섬유는빛이반사하는속성을활용하여원하는방향으로빛을전달하되,빛이광섬유에흡수되지않고먼데까지나아갈수있도록고안한장치다.이때정보를전달하는빛은파장이긴적외선이다.이렇게디자인한광통신망을이용하여이진수의신호를끊임없이주고받으며정보가곳곳에흐르게되었다.이로써세계는물리적인한계를상당부분극복하게된것이다.그래서광통신망은‘인류의혈관’이라고도부른다.
빛의속성을이용한사례둘,중력파검출
노벨물리학상은빛을이용한과학이어떻게발전했는지보여주는바로미터라고할수있다.2017년노벨물리학상은중력파를검출해낸세사람의물리학자(킵손,라이너바이스,배리배리시)에게돌아갔다.중력파는“블랙홀처럼상상할수없을정도로무거운물체들이충돌해합쳐질때발생한다는‘시공간의떨림’”(95쪽)이다.2016년에검출한중력파는13억년전두개의블랙홀이합쳐지며발생한것으로,이를검출해냈다는것은첫째,100년도전에아인슈타인이내놓은일반상대성이론을입증한셈이며,둘째,이를계기로우주의시공간에대해정확한정보를알아낼수있게되었다는의미를갖고있다.중력파를검출한데에는빛의간섭이라는현상이토대가되었다.
빛의속성을이용한사례셋,일상에서만나는거의모든것
빛의파동이만들어내는아름다운회절무늬,빛의삼원색이이루는교회의성스러운스테인드글라스창,빛이굴절하여하늘을곱게채색하는무지개,언제어디서든사람들이소통할수있게만든와이파이,블루투스,대상의위치를확인할수있는GPS,사람의생명을구하는엑스선,치료에이용하는레이저,우주의비밀을탐색하는전파망원경등모두빛의속성이일궈낸현상,또는결과물이다.애써찾지않아도,어두운밤전등을켜거나,새벽녘에창문으로쏟아지는희미한빛으로빛을만난다.
이책의특징
물리교과에서빛에관한부분은직관적으로이해하기어렵다.거울에비치는물체의상은물체에서출발한빛이반사되어망막에이미지로맺히지만사람은거울에서직선으로사물의이미지가뇌에도착한다고느낀다.사람이인지하는색깔은다양한파장대역의빛들이섞이거나반사된결과지만,그과정은인지하지못한다.그러므로빛을이해하기위해서는,실제로경험하지못하는과정을배워야한다는뜻이다.경험할수없는것을배우기란어려울수밖에없다.이책은빛이가지고있는다양한속성,즉빛은파동이면서입자로서행동하고,직진하면서도꺾이고,다양한파장대로분산되는,빛의다양한성질에대하여충실하게설명하되이러한속성이현대의광기술과이루는접점을구체적으로소개한다.
인류는효율적인인공광원을찾아끊임없이연구를해왔는데,그결과물중에레이저가있다.레이저증폭기술은핵융합을기대해볼수있을정도로발전했다.이는현재지구가처한가장심각한문제인환경오염과지구온난화문제를해결할수있는실마리로서주목을받고있다.빛은파장대별로특정기체를지나갈때통과하는빛과흡수되는빛이있다.이를이용해인류는직접가보지는않았어도태양이나다른행성의대기구성요소를유추할수있다.이렇듯난해한물리학의개념정리만으로그치지않고,이것이실제로과학기술에서어떻게응용되는지를구체적으로기술했다.노벨물리학상의역사가빛의역사와도통한다는점에서착안하여,몇몇수상사례와광기술의발전사례를이어붙여설명한점도특별한부분이다.
아인슈타인의이런상상,‘빛의속도로달릴수있다면,빛은어떻게보일까?’
빛의역사에서출발선에선과학자들이있었다.그들은순수한호기심으로빛을보기시작했을것이다.현대물리학에서가장중요한족적인상대성이론을남긴아인슈타인은이런질문을하곤했다고한다.‘빛의속도로달릴수있다면,빛은어떻게보일까?’이런질문이어떤결과로이어질지는과학자자신도알지못했을것이다.다만호기심에집요하게매달렸을뿐이다.우리는이러한순수한호기심의과실을따먹고산다고해도과언이아니다.
빌헬름뢴트겐의호기심이아니었다면자외선영역대바깥에있는엑스선을발견하지못했을것이다.이후엑스선이수많은사람들의목숨을살리게된것은그다음의일이다.진동을관찰하고속성을연구한과학자가없었다면지진이나해일같은자연재해가닥쳤을때위험성을측정하고공유하지못했을것이다.빛의파동이서로만나일으키는간섭효과에대해알지못했다면중력파라는,13억년전에행성이충돌하며일으킨‘시공간의떨림’을측정하는경이로운경험도하지못했을것이다.물리,화학,지구과학등순수과학을다루는〈과학쫌아는10대〉시리즈는이처럼목적없이,어떤변화를일으킬지가늠하지못한채시작된관심이세상을풍요롭게만들고아직까지풀지못한비밀들을드러내고있음을보여주는시리즈다.
더높은단계로도약하는열띤과학토론의장<과학쫌아는십대>
‘2015개정교육과정’은자주적이고창의적이며더불어사는인간상을추구한다.그가치관아래교과별핵심개념과원리를중심에두고인문？사회？과학기술에대한기초소양교육을강화하면서교과간통합과융합교육을하는데초점을맞추고있다.미래형인재를만들려는이런교육의흐름에맞춰,풀빛은지식의양보다는핵심이되는개념을선별하고그것이어떤원리로이루어져있고어떻게적용할수있는지를또렷이알게하는청소년용과학시리즈를기획하였다.핵심과원리,그리고적용이라는삼박자에질문과토론을유도하는인문학적고찰은중학생독자와현장교사,학부모들이원하는바이자과학공부에대해<과학쫌아는십대>시리즈가목표하는분명한방향이다.
지금까지첨단과학기술인인공지능의실체를현실적문제의식과접목해조목조목해부한01번《인공지능쫌아는10대》를시작으로,수많은다채로운성분으로가득한세상의본질을탐구한02번《물질쫌아는10대》,일상에서쉽게행하는여덟가지소비를통해환경문제를파헤친03번《환경과생태쫌아는10대》,우주론을담은04번《빅뱅쫌아는10대》,빛의다양한속성과광기술의미래를이야기하는05번《빛쫌아는10대》까지출간되었다.뒤이어《중력쫌아는10대》《원소쫌아는10대》《전자기쫌아는10대》《유전자쫌아는10대》《미래에너지쫌아는10대》《기후변화쫌아는10대》등은물리,화학,생명과학,지구과학이라는자연과학의가장기초적이면서핵심적인영역을본격적으로다룰예정이다.
