쓰나미는 물이 대량으로 이동할 때 형성된다. 쓰나미의 발생 원인은 매우 다양하지만, 아마 가장 중요한 원인은 해저면의 급격한 상승이나 하강을 일으키는 해저 구조일 것이다. 해저 지반의 급격한 변동은 매우 길고(수킬로미터에 이르기도 한다) 지속 시간도 긴데다, 이동 속도도 500km/h가 넘는 파도를 만들어낸다. 이러한 파도는 해안에서 멀리 떨어져 있을 때는 파도 마루가 미터 단위 정도로 그리 높지 않기 때문에 눈에 잘 띄지 않는다. 하지만 파면이 해안에 도착할 무렵에는 해저면과의 마찰이 상승해 속도가 100km/h이하까지 급격하게 떨어진다. 그 결과 다른 파도들이 속도가 느려진 파면 위에 겹쳐져 그 어떤 방파제도 감당할 수 없는 수십 미터 높이의 파도가 된다.

- CHAPTER․3 다중성 물질의 출현

지구의 자전은 우리 인간의 체중에 어떤 영향을 끼칠까? 지구의 경우, 자전축을 중심으로 한 지구의 회전 운동과 지구-태양, 지구-달 체계 속에서 공전 운동을 하고 있어 우리는 다양한 원심력의 영향을 받는다. 자전축을 기준으로 한 회전 운동에 의한 원심력의 경우, 우리를 위쪽으로 밀어 몸을 가볍게 해준다. 지표면에서의 회전 속도가 위도에 따라 다르기 때문에, 회전축과 가장 먼 적도 부근에서 이러한 효과가 가장 크게 나타나고, 반대로 극지방에서는 지구가 눌리는 현상 때문에 오히려 체중이 더 나가게 된다. 하지만 체중의 차이는 70킬로인 사람이(지구가 멈춘 상태에서) 적도에서는 69.79kg, 극지방에서는 70.14kg으로 아주 미미한 편이다.

- CHAPTER․4 힘이 자연을 조각한다

온실 효과의 실체를 파악할 수 있는 간단한 실험을 해보자. 먼저 유리나 투명한 비닐종이로 사방이 막힌 온실을 하나 만들어 2개의 창문을 뚫는다. 바닥과 온실 내부에 넣을 물체들은 빛을 흡수할 수 있는 짙은색이어야 한다. 이제 온실 안에 물과 온도계를 담은 컵을 넣어보자. 창문을 닫고 직사광선이 비추는 곳에 한동안 방치해 두면 온도계가 상승하기 시작해 온실 외부보다 훨씬 높은 온도까지 올라갈 것이다. 하지만 창문을 열어두면 가열된 기체에서 나온 열기가 이동해 온도 상승 효과는 매우 미약하게 나타날 것이다. 실제로 창문이 닫힌 상태에서는 온실에 들어온 열 에너지가 적외선 복사로 인해 벽을 통해서만 빠져나갈 수 있는데, 이러한 작용은 매우 희박하게 발생한다.

- CHAPTER․5 생명체의 본질적 기초

자전거는 어떻게 두 바퀴로 서 있는 걸까? 사람이 타있지 않은 상태라도, 자이로스코프 효과에 의해 자전거는 똑바로 서있을 수 있다. 장애물이 전혀 없고, 완벽하게 매끄러운 바닥에 자전거를 굴리면, 속력이 아주 낮아지기 전까지 쓰러지지 않고 달린다. 반면 운전자가 타고 있을 때는, 운전자의 체중 때문에 자이로스코프 효과가 덜 발생하기 때문에 핸들을 움직여 수직 자세를 유지해야 한다. 예를 들어 자전거가 왼쪽으로 쓰러지려고 하면, 운전자는 핸들을 약간 돌려 방향을 전환함으로써 쓰러지려고 하는 반대 방향으로 원심력이 작용하도록 하면 된다. 따라서 정지된 상태에서는 운전자가 균형을 잡아주지 않으면 자전거는 두 바퀴로 서있을 수 없다.

- CHAPTER․6 인간은 수많은 것을 발명했다

러시아의 우주학자 안드레이 린데의 의견에 따르면 현재의 우주와 동일한 과정이 이루어질 수 있는 조건이 형성된 우주의 다른 공간이 존재할 수 있다. 이 공간에서는 우주의 복제가 이루어질 수 있으며, 심지어 이미 형성된 우주 내에서 새로운 우주가 탄생할 수도 있다. 우리는 마치 비눗물의 거품을 이루고 있는 방울들처럼 수많은 우주들이 혼란스럽게 형성되어 있는 다중 우주 속에 살고 있을지 모른다. 모든 우주에는 기본적으로 서로 다른 물리적 매개변수와 각자의 우주를 지배하는 물리적 법칙이 있을 것이다. 우리 우주나 다른 우주들이 모두 완전히 다른 모습으로 존재할 수도 있다.

- CHAPTER․7 우주에 대해 우리가 파악하지 못한 부분은 얼마나 될까?

우리가 경험하는 모든 현상은 물리학적? 화학적 근거를 가지고 있음에도 불구하고, 대다수의 사람들은 ‘과학’이란 단어만 나와도 부담스러워하는 경향이 있다. 우리가 과학을 멀리하게 된 건 감각적인 인지과정을 생략한 채 이론만을 주입시키려 했던 교육방식 때문일 것이다. 이 책은 과학을 전문적이고 특수한 사람들의 전유물로만 여기는 대중들의 관점을 바꾸기 위해 새로운 접근방법을 택했다. 자연 현상에서 관찰할 수 있는 과학적 원리 그 자체와 그것이 우리의 감각기관을 거치면서 어떤 반응이 일어나는지를 비교하고 실생활에서의 예시를 통해 독자들의 흥미를 유발하는 것이다. 이는 갈릴레오가 자신의 체험을 바탕으로 과학적 인식을 받아들인 것과 같은 맥락이다.

갈릴레오는 다양한 분야에 걸쳐 과학적 인식에 근접한 의미 있는 가설을 세움으로써 후대 과학자들이 보다 체계적으로 연구할 수 있는 발판을 마련해 주었다. 가령 그는 빛이 엄청나게 빠르지만 일정한 속도로 움직인다고 가정하여, 빛의 속도를 측정하는 방법을 연구했다. 그가 했던 실험은 19세기 물리학자들이 빛의 신비를 풀어내는 단초가 되었다. 저자는 갈릴레오식 탐구법을 매개로 과학을 어렵게 느끼는 일반 대중들과 소통하고자 했다. 이 책에서 다루는 주제들은 갈릴레오의 연구 기록을 되짚어보는 것으로부터 시작해 점차 세분화되는 방식으로 전개된다.

이 책은 7개의 장으로 나누어진다. 1장에서는 우주를 구성하는 가장 오래된 요소인 ‘빛’의 특성과 확산 방식, 시각과 색채의 메커니즘, 빛의 원리가 우리 일상생활 속에서 어떻게 이용되고 있는지에 대해 탐구해본다. 2장에서는 소리의 특징과 파동 현상, 순수음과 복합음의 차이, 우리의 청각기관이 소리를 받아들이는 방식과 음향 효과의 원리 등을 분석한다. 3장에서는 고체, 액체, 기체 상태일 때의 물질의 구성이 어떻게 달라지며, 물질들 간의 다양한 결합 방식, 바닷물과 대기 순환에 대해서 세밀하게 살펴볼 것이다. 4장에서는 자연 속에 존재하는 힘의 기원과 특성, 물체의 운동성, 그리고 이를 이용한 발명품들을 알아본다. 5장에서는 우주에 생명체가 태동할 수 있었던 기본적인 조건과 작용에 대해, 6장에서는 자연과 사물, 인체의 구조와 특징을 이용한 예술인 스포츠의 원리를 설명한다. 7장에서는 우주의 출현과 태양계의 형성과정, 이에 대한 여러 과학자들의 주장을 해석해 본다.

각 장의 소주제 맨 앞에 그 단락에서 다루고자 하는 내용과 관련된 질문을 제시하여 독자들이 읽으면서 질문에 대한 답을 찾도록 유도하고, ‘집에서 실험하기’라는 코너를 마련하여 과학적 현상과 원리를 간단한 실험을 통해 체험할 수 있도록 구성하였다. 또한 사진과 삽화 등 풍부한 시각적 자료와 과학을 접목시켜 개발한 인류의 발명품들에 관한 이야기를 담고 있어 마치 한 편의 다큐멘터리를 보는 것 같은 느낌을 준다. 하나의 현상을 놓고 서로 다른 견해를 보이는 과학자들이 어떠한 근거로 추론을 이끌어냈는지 살펴본다면 과학사의 흐름을 일목요연하게 파악할 수 있고, 과학적 사고를 배양하는 데도 도움이 될 것이다. 지식의 차원과 유희적 요소를 두루 갖춘 이 책은 단순히 산업화 시대를 이끈 기술적 측면에서의 역할만 조명했던 기존 과학책의 관점에서 한 발짝 더 나아가 과학이 인류 문명에 기여한 문화적?사회적 가치에 대한 새로운 인식을 제공해준다.