공기는어떻게과학의대상이되었을까?
공기는너무익숙해서오히려그존재를의식하지못한다.하지만우리가숨쉬는공기에는과학의역사를뒤흔든수많은질문이담겨있다.『공기의탐구』는공기를단순한기체가아닌,오랜세월과학자들이끊임없이탐구해온하나의세계로바라본다.공기에무게가있다는사실을밝혀낸갈릴레이와토리첼리의실험에서시작해,보일과라부아지에,프리스틀리와셸레등이공기의성분과성질을밝혀가는과정,기압과진공,산소와질소,희귀기체의발견,대기의구조와온도에이르기까지우리가당연하게알고있는지식이어떻게탄생했는지를흥미롭게보여준다.익숙한공기를새롭게바라보는순간,과학의역사가한층생생하게다가온다.
공기를이해하면지구의미래가보인다
이책의또다른매력은공기에대한탐구가곧지구와인간의삶을이해하는탐구로확장된다는데있다.대기의순환과기후,온실효과와지구온난화,오존층의생성과파괴까지살펴보며오늘날우리가마주한환경문제의뿌리를과학적으로이해할수있도록돕는다.무엇보다『공기의탐구』는과학이완성된지식을배우는일이아니라,기존의믿음에의문을품고실험과관측을거듭하며보이지않던자연의질서를밝혀가는과정임을보여준다.눈에보이지않는공기를따라가다보면,우리가사는지구와과학을바라보는시선까지새롭게달라질것이다.
책속에서
바람은눈으로볼수없고손으로잡을수도없다.다만바람이세차게불면날려갈것같거나,솔솔불어오는바람이이마나볼을스칠때는기분이좋아지기도한다.눈에보이지않지만주변을스쳐가는것만은틀림없이감지할수있다.사람들은이것에공기라는이름을붙였다.그러나책상이나잉크와는달리공기를물건이라고해야할지물질이라고해야좋을지어떨지를알게된것은약300년전이다._17쪽
갈릴레이는우선커다란유리병안에펌프로공기를압축시켜넣었다.이유리병을저울위에올려놓고반대편에추를올려저울대가평형이되도록했다.그다음유리병의마개를열어다시저울에올려놓은결과,추를올려놓은쪽으로저울대가기울어졌다.유리병에압축시켜넣은공기일부가밖으로나오면서그빠져나간공기의무게만큼병의무게가가벼워진것이다.공기에무게가있다는사실을알고나니,공기의무게를물과비교하고싶어졌다.갈릴레이는곧공기의비중(무게비율)을재보기로했다._22쪽
토리첼리의진공이만들어지고‘자연은진공을싫어한다’라는전혀근거없는신념이무너지자,토리첼리와는다른방법으로진공을만들려는시도가이뤄졌다.이를위해진공펌프를만든이가독일의물리학자오토폰게리케(OttovonGuericke,1602~1686)다.게리케는지름1m정도의튼튼한구리로반구두개만들고,두반구의주둥이를서로밀착시킨다음그가발명한진공펌프를작동시켜두반구안의공기를빼냈다.그랬더니이게웬일인가?이두개의반구는서로굳게달라붙어여덟마리의말이양쪽에서끌어당겨야만겨우떼놓을수있었다.이실험은마그데부르크라고하는작은도시에서시행됐기때문에오늘날까지‘마그데부르크의반구실험’으로알려져있다._32쪽
대기중의질소와암모니아를분해해얻어낸질소의밀도는차이가있었는데,공기중의질소가약1/200만큼무겁게측정된것이다.이때레일리의측정값은1/10,000까지정확할만큼정밀했으므로1/200의차이는단순한실험오차로보아넘길수없었다.영국의화학자윌리엄램지(WilliamRamsay,1852~1916)는이의문을해결하려고마음먹었다.그는우선공기로부터산소와이산화탄소를완전히제거해순수하다고생각되는질소를얻어냈다.다음으로이질소를가열한마그네슘에몇번이고되풀이해통과시켰다.이렇게하면질소기체가마그네슘과결합하여질소의양이점차줄어든다.이렇게가열한마그네슘에몇번이고통과시키고난다음질소의비중을쟀더니,마그네슘에통과시키기전보다무거워져서수소의14배가아니라거의15배나되는무게가됐다.이는램지가1894년5월에실시한실험값이다._82~83쪽
1828년독일의화학자프리드리히뵐러(FriedrichWohler,1800~1882)가그때까지생물체안에서만만들어진다고여기던요소(오줌안에들어있는성분물질)를무기화합물인시안산암모늄으로부터만들어냈다.이로써유기화합물과무기화합물을가로막았던관념의장벽이흔들리기시작했다.실험실의플라스크나시험관안에서도유기화합물을만들어낼수있다는사실이알려진것이다.이렇게현재는수만가지의유기화합물이실험실에서만들어지고있다._102쪽
무엇이지구와금성사이에이토록큰차이를만들어냈을까?이의문의열쇠가운데하나는이산화탄소다.금성의대기는96%가이산화탄소이지만,지구의대기에는0.04%들어있다.행성의대기성분은태양으로인해데워진지표면에서방출되는적외선을잡아둔다.금성은짙게덮여있는이산화탄소로인해과도한온실효과가생겨현재의고온의환경이형성됐다._121쪽
