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수탐 II in Europe : 근대 과학의 대가 - Isaac Newton(1편)

한혜민 |2006.04.06 09:20
조회 40 |추천 1
http://www.etoos.co.kr/ 에 원본과 사진 있음(회원가입 필요!) 안녕하세요? 짱돌입니다 ^^ 오랜만이죠? 제가 유럽에 배낭여행을 방금 다녀왔어요. 영국, 이탈리아, 그리스, 그리고 프랑스를 거쳐 얼마 전에 대한민국으로 돌아왔습니다. 많은 것을 보고, 또 배우고 왔는데 여러분들께 해 드릴 이야기도 참 많네요. 신기한 것도 많고 재미있는 것도 많고, 그리고 또 배울 것도 참 많은 곳이죠. 우리와 다른 방식으로 살아가는 사람들을 만나면 그런 점을 느끼게 됩니다. 자, 그럼 이제부터 여러분들에게 제가 본 유럽은 어떻는지, 그리고 덤으로 그와 관련된 수능문제도 하나씩 풀어보기로 할까요? 제가 제일 먼저 발을 디딘 나라는 영국입니다. 제가 산 표가 좀 싼 거라서 런던까지 한 방에 바로가지는 못하고 한 번 비행기를 갈아타야 했어요. 인천공항에서 대한항공기를 타고 열 두 시간을 날아서 프랑스 파리의 샤를 드 골 공항에 도착. 거기에서 세 시간 쯤을 기다린 다음 에어프랑스기로 갈아타고 다시 한 시간을 날아 드디어 런던 히드로 국제 공항에 도착할 수 있었어요. 참으로 긴 시간이 걸렸죠? 유럽 대륙이라는 곳은 시속 1000km로 날아가는 비행기로도 열 시간이 넘게 걸릴 정도로 먼 곳이라는 걸 절실히 깨닫게 되었죠… 작년부터 유럽 대륙에서는 각 국 통화 사용을 중단하고 유로화(EURO, 그리스어로는 EYPΩ) 라는 단일 통화를 사용하기 시작했습니다. 리포트 프랑스편에서 말씀드리겠지만, 유로화에 가입한 나라는 프랑스, 독일, 이탈리아, 그리스, 오스트리아, 아일랜드, 포르투갈, 에스파니아, 네덜란드, 벨기에, 룩셈부르크, 핀란드 등 12개국입니다. 제가 제일 먼저 도착한 영국은 유로화에 아직 가입하지 않고 영국의 화폐인 파운드 스털링(Pound sterling)을 사용하고 있습니다. 그래서 저도 여행을 떠나기 전, 환전을 하면서 두 종류의 화폐를 준비해야 했습니다. 영국에 가져간 파운드가 약 200파운드니까 영국에서 사용할 비용으로 약 40만원 정도를 준비한 셈이 되겠네요. 전부를 현금으로 환전해 간 것은 아니고 여행자 수표(Travelers cheque)라는 수표로도 일부를 가지고 갔죠. 영국에 발을 들여놓으면서 가장 놀란 것은 엄청난 물가였습니다. 히드로 공항에서 제가 묵는 숙소까지는 약 1시간 반 정도를 지하철을 타고 들어가야 했죠. 그런데, 1시간 반 정도 타고 가는 지하철 비가 무려 £3.6! 우리 돈으로 7200원이나 하는 돈이었습니다. ㅠㅠ 한시간 반 정도면 수원이나 인천에서 서울 시내로 들어오는 정도의 거리인데 7200원이나 하는 지하철료는 너무 비싼 것이 아닌가 하는 생각이 들었습니다. 수원이나 인천에서 의정부 올라가는데에도 약 1400원 정도만 내면 되는데 영국의 물가가 그리 비싼 줄은 몰랐던 것이죠. 나중에 다른 나라들도 여행하면서 느낀 것이지만 영국, 그 중에서도 런던의 물가가 유럽 내에서도 가장 비싼 것임을 뼈저리게 깨닫게 되었습니다. 물가가 비싸다고 여행을 그만 둘 수는 없는 일! 하루 동안 지하철비로 인해 놀라서 어리벙벙하고 있었는데 Travelers card라는 것을 다른 분들에게서 듣게 되었죠. 우리 나라의 지하철 정액권과도 비슷한 것인데 그것은 금액이 정해진 것이 아니라 ‘사용 기간’이 정해진 것이에요. 1년권, 1개월권, 1주일권, 1일권 등 다양한 종류가 있는데 저는 그 중에서 1일권을 사서 런던을 돌아다니기로 했습니다. 유럽 거의 대부분 나라들과 우리 나라 교통 요금 체계가 다른 점은, 우리 나라에서는 버스표, 마을버스표, 지하철표가 각각 분리되어 있지만 유럽 나라들에서는 하나의 공통권으로 시내의 대중 교통 수단을 모두 이용할 수 있어요. 그러니까 제가 산 1일권으로는 하루 종일 런던 시내의 모든 교통 수단을 마음껏, 마음껏! 사용할 수 있는거죠. 가격은 £4.1. 우리 돈으로 8200원이니까 결코 작은 금액은 아니지만 1회권 기본료가 £1인걸 생각해보면 경제적인걸 알 수 있죠. 런던의 지하철 튜브의 노선도. 우리 나라 서울 만큼이나 많고 복잡한 노선을 지니고 있죠. 런던은 이미 잘 알려진 바처럼 지하철이 오래 전부터 발달해 왔습니다. 역사도 길고 지하철이 운송에서 차지하는 비중도 매우 높죠. 하지만, 시설이나 운영 면에 있어서는 우리 나라 서울 지하철보다 나을게 없었어요. 지하철 바닥도 나무 바닥이고, 냄새도 심하고, 심지어는 방뇨하는 사람도 있고… --;; 그래도 많은 수의 노선을 통해 런던 시내 거의 전역을 커버해주고 있어요. 노선의 이름도 우리 나라처럼 숫자를 붙여서 1, 2, 3, 4..호선 이런 식으로 붙이는 것이 아니라 그 나름의 특색있는 것으로 지어주었어요. Piccadilly line, District line, Central line… 이런 식으로요. 그리고, 이층버스가 영국의 명물인 것 여러분들도 잘 아시죠? 런던에서는 1층 버스는 잘 없고 대신 2층 버스들이 운송을 담당하고 있어요. 이렇게 표를 끊고 나서 런던을 열심히 둘러보았습니다. 런던에 대학원 선배 누나가 가 계셨던 관계로 그 분의 안내를 받아 (Special Thanks to 김신아 선배 ^^) 런던을 돌아다녔는데요, 가장 먼저 그 누나가 다니고 있던 런던대 교육대학원을 찾았습니다. 나중 캠브리지 리포트에서 자세히 말씀드리겠지만 영국의 대학은 우리와 달라서 하나의 종합 대학이 세워져 있는 것이 아니라 여러 개의 독립적인 단과대가 모여 하나의 대학을 구성한다는 특징이 있습니다. 런던대도 역시 독립적인 런던 경제대학, 런던 교육대학원 등등이 모여 나중에 ‘런던대’라는 이름 아래 모이게 된 것이죠. 이런 특징은 런던에 특색있는 교육 중심 도시들을 발전시키는데 원인을 제공하게 되죠. 여러 군데를 둘러다니다가 도클랜드 경전철(Docklands light-rail)을 타 보게 되었습니다. 경전철이란 말 그대로 작은 전철을 뜻하죠. 큰 규모의 지하철 노선을 놓는데에 여러 가지 경제적, 지형적 제약이 있을 때 적은 비용, 그리고 작은 공간에 경전철을 설치하게 되는 것이죠. 철로 폭이 좁고 차량의 크기도 지하철에 비하면 작은 것이죠. 그런데, 이 런던의 도클랜드 경전철은 100% 무인 조종이라는 특징이 있습니다. 승객이 다 탔는지, 문을 닫아야 할 지만 차장이 조정하고 나머지 운행에 관련된 부분은 중앙 제어 컴퓨터에 의해 이루어지는 것이죠. 처음 탔을 때는 어떻게 이 전철이 움직일 수 있을까 의심도 들었지만 타고 나서 운전석 위치(?)에 앉아 바깥 풍경을 바라보며 달리게 되자 그 원리를 조금은 이해할 수 있을 것만 같더라구요. 이렇게 도클랜드 경전철을 타고 약 30분을 달려 런던 시내 외곽에 있는 그리니치(Greenwich)라는 곳을 찾게 되었습니다. 우리 서울로 치자면 강동구나 송파구 남쪽 끝에 해당하는 지역이겠죠. 이 곳에는 우리 나라에서는 찾아 보기 힘든 넓은 크기의 공원, 그리고 지구의 자오선이 지나간다는 그리니치 천문대가 있습니다. 그 중에서도 저는 그리니치 천문대를 자세히 살펴보았죠. 지구의 자오선이 지나니까 세계 시각의 표준이 되는 곳이기도 한 그리니치. 어떤 곳일까요? 바다를 항해하는데 있어 경도 문제는 매우 중요한 것입니다. 남북으로 자신이 어디에 위치해 있는지에 대한 ‘위도’는 북극성의 고도를 보면 알 수 있지만 경도 문제는 여러 별들의 각도와 현재 시각을 알아서 측정할 수 있기에 항해 개척 시대 당시에는 상당히 골치아픈 것이었죠. 그리니치 천문대도 이러한 천문항해술을 연구하기 위해 1675년 찰스 2세 왕에 의해 세워졌습니다. 초대 천문대장은 플램스티드(Flamsteed)였는데요, 이 사람은 여러 천체의 위치 관측에 주력하여서 정확한 위치를 측정할 수 있는 기초를 마련했습니다. 덕분에 영국은 이러한 기술을 바탕으로 하여 세계의 바다를 제패할 수 있었죠. ^^ 천문관측술을 발달시키기 위한 여러 가지 과학적 지식들도 발달되었습니다. 특히, 정확한 시간과 위치를 측정하기 위해서는 물리와 수학적 지식이 필수적입니다. 정확한 시간 측정계를 만들기 위해서는 고도의 물리학적 지식이 필요하고, 위치를 정확히 측량하기 위해서는 복잡한 수학적 계산 과정이 필요하기 때문이죠. 이러한 과정을 거쳐 영국은 세계의 물리학계와 수학계를 주도하는 나라로 부상하게 되었습니다. 이 축적된 지식들을 집대성한 이가 바로 근대 과학의 대가인 아이삭 뉴튼(Isaac Newton)이었어요. 그는 그때까지의 지식들을 체계적으로 정리하여 역학 이론을 완성하고, 또 자연의 현상을 정밀하게 수식으로 표현하기 위해 미분법 등을 만들어 내었죠. 그 중에서도 가장 중요한 것은 아인슈타인 이전의 물리학계를 지배하였던 뉴튼 역학이라고 할 수 있겠습니다. 뉴튼은 세 가지 물리에 관한 중요한 법칙을 발견하였죠. 이것이 뉴튼 역학의 가장 중요한 대원칙입니다. 첫째는 여러분들도 잘 아시다시피 ‘관성의 법칙’입니다. 이 법칙은 모든 물체는 외부로부터 다른 힘을 받지 않는 이상 자신의 운동상태를 지속하려고 하는 성질을 지닌다는 것입니다. 멈춰 있는 물체는 힘을 받지 않으면 계속 멈춘 상태로 있을 것이고, 움직이던 물체는 운동을 방해하는 힘이 없다면 ‘등속’으로 운동하게 될 것이라는 거죠. 생활 속에서 쉽게 찾아 볼 수 있는 예들로써, 버스가 정지하려고 하면 앞으로 몸이 쏠리고, 출발할때는 뒤로 몸이 쏠리는 것. 이것은 버스가 움직이고 있던 중에는 몸도 계속 움직이는데, 버스가 멈추려고 하면 몸은 움직이던 상태를 계속하려다보니 앞으로 쏠리는 것이고, 반대로 출발할 때는 몸은 정지한 상태를 유지하려다 보니 몸이 뒤로 쏠리는 것이죠. 옷에서 먼지를 떨어내는 것, 차를 타고 커브를 돌 때 반대 방향으로 몸이 기울어지는 것 등도 좋은 예들이죠. 둘째는 ‘힘과 가속도의 법칙’입니다. F=ma 라는 아주 유명한 식으로 정리될 수 있죠. 이 말은, 힘은 물체 운동의 원천으로써 가속도를 발생시키는데, 그 가속도의 크기는 물체에 가해지는 힘에 비례하고 물체의 질량에 반비례한다는 것입니다. 상식적으로 똑 같은 힘으로 다른 사람을 민다고 쳤을 때 몸무게 50kg인 사람과 150kg가 넘는 씨름선수를 밀 때 어느 쪽이 더 멀리, 그리고 더 빠른 속도로 밀려나겠습니까? 이 법칙의 경우는 F=ma의 식을 통해서 풀어야 하는 문제가 많기 때문에 식을 푸는 방법을 잘 익혀 둘 필요가 있겠어요. 마지막 법칙은 ‘작용과 반작용의 법칙’이에요. 이 법칙의 뜻은 어떤 힘을 물체에 가하면 그 반작용으로 반대 방향으로 같은 크기의 힘이 도출된다는 것이죠. 쉽게 표현하자면 내가 주먹을 쥐고 친구를 한 대 쥐어박았을 때 친구도 괴로워하지만 내가 세게 쥐어박으면 쥐어박을수록 주먹이 더 아픈 것과 상통하는 것이죠. ^^ 이러한 작용 반작용을 이용한 것으로는 제트엔진과 로켓이 있겠네요. ^^ 나중에 그리스편에서 또 말씀드리겠지만, 이러한 엔진들은 연료를 뒤로 내뿜는 분사력을 통해 그 힘만큼 앞으로 나아가게 되는 것이죠. 우주 공간에서는 산소가 없어서 프로펠러처럼 공기를 회전시켜 앞으로 나갈 수 없기 때문에 연료를 분사해서 얻는 반작용력으로 앞으로 나가야 하는 거죠. 자, 이러한 법칙들 말고도 또 중요한 것으로 뉴튼의 ‘만유인력의 법칙’이 있습니다. 모든 물체는 다른 물체를 잡아당기는 만유인력을 지닌다는 것인데요, 이 법칙의 공식은 여러분들도 잘 아시다시피, 의 식으로 나타낼 수 있습니다. 만유인력의 크기는 힘의 대상이 되는 두 물체의 질량에 비례하고 물체간 거리의 제곱에 반비례한다는 것이죠. 즉, 무거운 물체일수록 더 큰 만유인력을 만들어내고, 그 크기는 거리가 멀어질수록 제곱만큼 작아지게 된다는 것입니다. 뉴튼은 죽을때까지 이 힘이 얼마나 빠른 속도로 미치게 되는지에 대해서 고민하였어요. 아무리 거리의 제곱에 반비례한다고 해도 무한대의 거리에서 0에 수렴할 뿐 힘의 크기가 0이 되지는 않습니다. 이 말의 뜻은 만유인력, 중력의 힘은 우주 저 끝까지 미친다는 것인데… 과연 이 힘은 즉시 작용하는 것인지 아니면 전달되는데 시간이 소요되는지에 대해서 뉴튼은 골머리를 앓았다는 것이죠. 이 문제는 나중에 알버트 아인슈타인(Albert Einstein)이 장(場) 개념을 도입하면서 깨끗하게 풀립니다. 한 물체가 공간상에 놓이면 그 물체를 중심으로 한 동심원형의 중력장이 형성된다는 것이죠. 즉, 거리의 제곱에 반비례하는 크기로 같은 힘을 가지는 마당이 펼쳐진다는 거죠. 어려운 이야기이지만 관심있는 친구들은 관련된 자료를 더 읽어보면 알 수 있을거에요 ^^ 그럼 관련된 문제를 하나 풀어볼까요?
추천수1
반대수1

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