1. 과학, 세상에서 가장 흥미로운 이야기 왜 과학을 배울까? 옛날 옛날에도 과학이 있었단다 비밀을 알려면 실험을 해야 한다!
2. 공을 굴리면 어디까지 굴러갈까? 멈춰 있으면 영원히 멈춰 있고, 가면 영원히 가는 관성 이야기 달리는 배 위에서 공을 위로 던지면 공이 어디에 떨어질까?
3. 지구가 너를 끌어당긴다 지구가 끌어당기는 힘을 재어 보자 달도 책상도 먼지도 중력이 있다 변하는 무게, 변하지 않는 질량
4. 지구를 속이고 바위를 들 수 있다 빗면 위로 끌어올리면 왜 힘이 적게 들까? 지렛대와 도르래로 고릴라를 번쩍!
5. 네 머리 위에 공기가 200kg 있다! 압력과 밀도와 부피는 바늘과 실처럼 따라다닌다 토리첼리와 우물의 수수께끼
6. 소리는 무엇을 타고 다닐까? 소리가 아니라 파동이 너에게로 온다 소리는 공기, 물, 쇠를 타고 다닌다
7. 세상 만물 속에 전기가 숨어 있다! 찌릿찌릿 전기 실험을 해 볼까? 전기가 물처럼 흐른다
8. 자석이 어떻게 가만있는 쇠못을 당길까? 지구는 커다란 자석이다 자석은 왜 철을 끌어당길까?
9. 빛은 왜 구불구불 가지 않고 똑바로 나아갈까? 빛의 직진과 그림자 놀이 빛은 빨리 가려고 꺾어진다 눈에 안 보이는 빛 이야기
10. 안 보이고, 돌아다니고, 없어지지 않는 에너지 이야기 “에너지가 있다!” 에너지는 돌아다니고 변신한다 보이지 않는 에너지를 어떻게 잴까?
과학에도 이야기가 있다!
과학을 동화처럼 읽는다 어린이들은 이야기를 좋아한다. 도로시가 회오리바람을 타고 집과 함께 날아간 이야기, 날지도 못하는 마녀 이야기, 너무 갖고 싶은 요술램프 이야기…. 그러나 세상에서 가장 신기하고 흥미로운 이야기는 누군가가 지어낸 이야기가 아니라 이 세상에 정말로 있는 진짜 이야기이다. 신기한 이야기는 어디에나 있다. 내 발 밑에 있는 흙, 머리 위에 있는 우주와 별, 손바닥 위에 있는 공기, 들판에 있는 풀과 나무와 개미…. 자연에는 비밀이 아주 많고, 과학은 그 비밀을 푸는 이야기이다. 하지만 아이들이 학교에서 접하는 과학에는 이야기가 없다. 과학은 복잡한 공식을 외고 문제를 풀어야 하는 머리 아픈 공부일 뿐이다. 과학은 본래 신나는 공부인데, 교과서는 모래처럼 맛이 없고 벽돌처럼 단단하다. 과학에도 오래된 역사가 있고, 아무리 간단한 것이라도 그걸 알게 되기까지 사람들이 수없이 생각하고 실험하고 실패한 이야기가 있다. 그런데 그런 것을 모두 생략하고 맨 끝에 알게 된 것만 가르쳐 주려다 보니 그렇게 된 것이다. 결과만 알게 되는 것은 제대로 아는 것이 아니고 재미도 없다. 그것은 마치 선생님이 <늑대와 일곱 마리 아기 염소> 이야기를 가르쳐 주는데 처음도 중간도 건너뛰고 “엄마 염소는 늑대의 배를 가르고 아기 염소들을 꺼내어 행복하게 살았단다.” 하고 말하는 것과 비슷하다.
과학은 어느 날 문득 땅에서 솟아나거나 하늘에서 뚝 떨어진 것이 아니다. 아주 아주 옛날에도 과학이 있었단다. 너희가 태어나기 오래 전부터 지구에 살았던 사람들이 수없이 많이 하늘을 보고 별을 보고 해와 달이 뜨고 지는 것을 보았다. 가끔은 무시무시한 일도 일어났다. 별똥별이 떨어지고 폭풍이 불고 천둥 번개가 치고 화산이 폭발하고 땅이 갈라졌다. 왜 이런 일이 일어나는지 아무리 생각해도 알 수 없었다. 아무도 가르쳐 주지 않고, 생각을 해도 알 수 없었지. 너희도 네 살이나 다섯 살 때 천둥 번개가 치면 무서워서 엄마에게 물어보았을 것이다. 이제 너희는 왜 천둥 번개가 치는지 알게 되었을까? 과학자들은 오랫동안 자연의 비밀을 캐려고 노력했다. 그때마다 자연은 아주 조금씩만 비밀을 보여 주었다. 마치 자연이 과학자와 숨바꼭질 놀이를 하는 것 같았지. 숨바꼭질 놀이는 점점 더 재미있어 졌고 아직도 끝나지 않았다. 과학자들은 자연의 비밀 한 개를 알아내면 모르는 게 열 개나 더 생긴다고 웃으면서 불평한단다. 그래도 과학자들은 부지런히 끈기 있게 알아내고 또 알아내어서, 옛날 사람들이 죽었다 깨어나도 알 수 없었던 것들을 우리에게 가르쳐주었다.
이 책은 과학의 이야기를 복원하고 있다. 저자들은 미지의 세계로 모험을 떠나듯 신기하고 흥미로운 이야기를 통해 아이들을 과학의 세계로 이끈다. 과학의 원리를 흥미로운 이야기로 설명한다고? 말은 쉽지만 그것이 얼마나 가능할까? 더구나 이번에 나온 1권은 가장 어렵다는 물리 영역을 다루고 있지 않은가. 책은 물리학의 기본인 관성, 중력, 도구와 일, 공기의 압력, 소리와 파동, 전기, 자석, 빛의 성질, 에너지와 에너지 보존 법칙 등 녹록치 않은 주제를 다루고 있다. 이 까다로운 과학의 주제를 초등학생 눈높이에 맞는 이야기로 들려주기 위해 저자들이 취한 전략은 책 전체의 이야기를 꼬리를 무는 하나의 맥락으로 연결하기, 핵심을 단순화해서 풍부하게 설명하기, 아이들 생활 주변의 적절한 비유를 개발하기 등으로 보인다. 물 흐르듯 자연스럽게 흐르는 본문을 읽어가다 보면, 저자 두 사람이 한 문장, 한 단락, 한 단원을 구성하기 위해 몇 날 며칠을 고민하고 토론하고 쓰고 고쳐쓰기를 반복했을지 어렵지 않게 알 수 있다.
꼬리를 무는 이야기 속에 녹아 있는 과학의 원리 책은 언뜻 보면 단순해 보이는 갈릴레오의 ‘공 굴리기 실험’으로 물리학의 문을 연다. 이 실험 이야기를 통해 기존의 지식에 의문을 던지고 끝없는 실험을 통해 진리를 알아가는 과학의 정신과 함께 물체의 운동과 속력, ‘멈춰 있으면 영원히 멈춰 있고, 가면 영원히 가는’ 관성을 이야기하고, 그것은 자연스럽게 중력으로 연결된다.
지금은 물리가 아주 어렵고 배울 것도 엄청나게 많지만, 맨 처음에는 공이 얼마나 빨리 굴러가나, 얼마나 빨리 떨어지나 연구하는 것이었지.(중략) 공을 굴리면 어디까지 굴러갈까? 너는 이런 것을 생각해 본 적이 있을까? 당연히 없을 것이다. 까마득한 옛날부터 지금까지 지구에 살았던 사람들 가운데 한두 사람만이 이렇게 이상하고 엉뚱한 생각을 했다. 하루는 갈릴레오가 나무판자를 비스듬히 세워 놓고 공을 굴리다가 새로운 실험을 했다. 판자를 길다랗게 하나 더 만들어서 맞은편에 비스듬히 대어 놓고 한쪽에서 다른 쪽으로 공을 굴려 보았다. 공이 신나게 굴러가다가 맞은편 판자 위로 굴러 올라갔다. 처음에 공을 굴렸던 높이만큼 반대편으로 공이 올라갔지. 이번에는 길다란 판자를 낮게 기울여 보았다. 공이 더 멀리 굴러갔다. 판자를 기울이면 기울일수록 공은 더 멀리 굴러갔다. 갈릴레오는 판자를 점점 더 기울이다가 땅바닥에 평평하게 놓아 보았다. 그러자 공이 제일 멀리 굴러가서 멈추었다. 갈릴레오는 판자가 유리처럼 매끄럽고 아주아주 길다면 공이 어디까지 굴러갈까 생각해 보았다. 공이 계속계속 굴러갈 것 같았다! 갈릴레오는 아주아주 이상한 생각을 하게 되었다. 만약에 판자가 완벽하게 매끄러워서 마찰이 털끝만큼도 없고, 만약에 판자가 한없이 길어서 끝이 없다면 공이 어디까지 굴러갈까?
공을 던지면 영원히 날아간다. 그것이 관성의 법칙이지. 한번 던지면 공은 방향도 속도도 변하지 않고 그대로 영원히 날아간다. 그런데 왜 지구에서는 이런 일이 일어나지 않을까? 지구에서는 공을 던지면, 공이 조금 날아가다가 방향을 바꾸어서 땅으로 떨어져 버린다. 왜 공이 땅으로 떨어지는지 아무도 이상하게 생각하지 않았는데, 관성의 법칙을 알게 되어서 과학자들은 그 이유가 궁금해졌다. 마찰이 없어도, 공기가 없어도 공은 반드시 땅으로 떨어진다. 왜 그럴까? 과학자들은 엄청난 비밀을 알게 되었는데도 상은 없고 괴상한 숙제를 선물로 받게 되었지. 너희도 생각해 보아라. 공이 왜 꼭 땅으로만 떨어질까? 옆으로 날아가면 안 되나? 공이 날아가다가 지구를 한 바퀴 돌아 네 뒤통수를 때리는 일은 없을까? 네가 공을 힘껏 던지면 하늘을 뚫고 우주로 영영 올라갈 수도 있지 않을까? 과학자들은 공이 왜 땅으로 떨어지는지 알쏭달쏭했는데 꼭 한 사람은 그렇지 않았다. 뉴턴은 공이 어떻게 땅으로 떨어지는지 잘 설명할 수 있었단다.(중략) 뉴턴은 생각해 보았다. 공을 빗면 위에 가만히 놔두면 공이 그대로 있어야 한다. 이것이 관성의 법칙이지. 그런데도 공이 가만있지 않고 아래로 내려온다면 무언가가 억지로 공을 끌어내린 것이다! 도대체 무엇이 그렇게 했을까?(중략) 뉴턴은 지구의 보이지 않는 힘이 억지로 공을 내려오게 했다고 생각했다. 그리고 이 힘을 지구의 중력이라고 불렀지.
중력을 이해하면 지구가 우리를 끌어당기는 힘의 세기가 바로 우리의 몸무게라는 것을 바로 알 수 있다. 우리 주변에는 지구가 아주 세게 끌어당기고 있는 무거운 물건들이 많다. 지구의 중력을 거슬러서 무거운 물건을 쉽게 들기 위해 인류는 어떤 지혜를 발휘했을까? 그것은 도구의 발명이었다. 무거운 바위를 곧장 들어올리는 것보다 긴 비탈길 위로 끌어올리는 편이 힘이 덜 든다는 데서 빗면의 원리를 설명하고, 빗면의 원리에서 도끼, 나사못, 비탈길, 계단 등 생활 속에서 늘 접하는 도구 속에 빗면의 원리가 숨어 있다는 것을 알려준다. 또 빗면의 원리는 지렛대, 도르래로 연결되어 작은 힘으로 무거운 물건을 들게 해 주는 인류의 아주 간단하면서도 놀라운 발명품의 원리를 꼬리를 무는 이야기로 설명하고 있다. 책은 이처럼 하나의 맥락 속에서 물리학의 기초 원리를 흥미롭게 풀어 나가고 있다.
(전략) 이 책에 이런 이야기가 나온다. 박사님이 어느 부족을 방문했는데 그곳에 엄청나게 커다란 매머드가 살고 있었다. 사냥꾼들이 매머드를 산 채로 잡으려고 궁리하기를, 높은 탑을 만들어서 커다란 바위를 매달아 올리고, 매머드를 탑 아래로 꾀어 오고, 바위를 매머드 머리통에 떨어뜨리기로 계획을 짰다. 그러면 매머드가 기절할 것이라나? 그런데 문제가 있었다. 무슨 수로 무거운 바위를 위로 높이 끌어올리냐는 것이었다. 박사님은 잠깐 생각한 뒤에 탑 대신 흙비탈 언덕을 만들어서 바위를 비탈길 위로 끌어올리면 된다고 가르쳐 주었다. 사냥꾼들은 처음에는 믿지 않았다. 너는 어떻게 생각하니? 바위를 땅바닥에서 곧장 들어올리는 것이 쉬울까? 바위를 비탈길 위로 끌어올리는 편이 더 쉬울까? 과학책에서는 비탈길을 빗면이라고 부른다. 빗면은 특별한 기계도 아니고 놀라운 발명품도 아니고 그저 비스듬하게 생겼을 뿐이지. 그런데 신기하게도 빗면을 쓰면 무거운 물건을 들 때 지구를 속일 수 있단다! 바위를 바로 들든지, 빗면 위로 끌어올리든지 바위 무게는 변하지 않고 지구가 바위를 당기는 힘도 변함이 없다. 그런데 빗면 위로 바위를 끌어올리면 마치 바위가 가벼워진 것처럼 지구를 속이고 바위를 쉽게 들 수 있지. 바위를 빗면 위로 움직였을 뿐인데 왜 힘이 작게 들까?
우리는 날마다 빗면을 이용하며 살고 있다. 계단을 올라갈 때 너는 빗면을 올라가고 있지. 1층에서 2층으로 올라가기 쉽게 하려고 사람들은 계단을 만들었다. 벽을 타고 똑바로 위로 올라가는 것보다 비스듬히 계단으로 올라가면 힘이 훨씬 적게 들지. 도끼에도 빗면이 있다. 도끼날이 바로 빗면인데, 빗면이 두 개 맞붙어 있지. 도끼날처럼 두 면 사이에 끼우는 빗면을 쐐기라고 한다. 도끼로 내려치면 쐐기 모양의 도끼날이 나무에 박히면서 밀려들어가 나무가 쉽게 쪼개진다. 가위에도 빗면이 있다. 나사못에도 빗면이 있다. 나사못은 원기둥을 빙빙 돌아가면서 길다랗게 빗면을 파 놓은 것이다. 나사를 돌리면 나삿니가 빗면이라서 나사못이 벽 안으로 쉽게 박혀 들어간다. 도끼, 나사못, 비탈길, 계단… 어느 것이나 원리가 같다. 빗면을 만들어서 더 많이, 더 길게 움직이면 힘이 더 적게 든다. 엄청나게 무거운 물건도 빗면 위로 끌어 주기만 하면 힘을 적게 들이고도 쉽게 들 수 있지. 이것만 분명히 알고 있으면 네가 비록 조그만 아이일지라도 삼손만큼 큰 힘을 낼 수 있단다.
우리는 날마다 지렛대를 쓰고 있다. 망치, 가위, 양팔저울, 집게, 굴착기, 낚싯대, 병따개, 손수레, 호두까기, 삽, 손톱깎이, 족집게, 피아노, 자전거 브레이크, 타자기, 젓가락, 야구방망이, 도르래… 이 모두가 다 지렛대란다.
흥미진진한 과학 이야기 주머니 책에서 저자들은 아이들이 생활 속에서 쉽게 경험하는 것들에 비유하여 과학의 원리를 설명하고, 흥미진진한 이야기를 통해 과학 개념으로 이끄는 뛰어난 소통 능력을 보여주고 있다. 매질을 통해 파동으로 전달되는 소리의 성질을 이야기하는 대목과 과학 시간에 흔히 접하는 꼬마전구, 자석, 거울과 렌즈 등에 얼마나 신비로운 우주의 비밀이 담겨 있는지를 이야기하는 대목이 특히 흥미롭다.
너는 소리가 늘 무언가를 타고 다닌다는 것을 알까? 네가 자전거와 자동차와 기차를 타는 것처럼 소리도 무언가를 타고 다닌다! 네가 소리와 다른 점이 있는데, 너는 아무것도 타지 않고 다닐 수 있지만 소리는 아무것도 타지 않고는 어디에도 갈 수 없다는 것이다. (중략) 이제 연못에 돌을 던져 보자. 무슨 일이 일어날까? 연못 가운데로 돌멩이가 날아간다. 돌멩이가 연못에 풍덩 빠지고 물이 일렁거린다. 그리고 네가 있는 쪽으로 파도가 밀려오지. 그런데 말이다. 이렇게 연못에 파도가 밀려올 때 무엇이 네게로 왔을까? 물이 오는 걸까? 그렇지 않다. 물은 제자리에서 위아래로 출렁거릴 뿐이다. 물은 조금도 너에게로 오지 않는다. 의심이 난다면 나뭇잎을 띄워 보아라. 나뭇잎은 물이 일렁거릴 때마다 물결을 따라 아래위로 왔다갔다할 뿐 너에게 가까워지지 않는다. 그렇다면 아무것도 너 가까이 오지 않는 걸까? 그렇지 않다. 네게로 오는 것이 분명히 있다. 네게로 오는 것은 물이 아니라 어떤 ‘움직임’이란다. 만질 수 없는 ‘움직임’이 너에게로 온다. 이 움직임을 과학자들은 파동이라고 부른다. (중략) 소리도 파동이란다! 엄마가 잔소리를 하면 잔소리가 너에게로 날아오는 것이 아니라 파동이 날아온다. 네가 북을 치면 둥둥 하고 북소리가 네 귀에 날아오는 것이 아니라 파동이 날아오지.
어렸을 때 나는 학교에서 꼬마전구를 배웠다. 꼬마전구 세트 안에는 전지 1개, 꼬마전구, 전선줄 1개가 들어 있었지. 전선에 전지와 꼬마전구를 연결하면 불이 들어왔다. 너희 교과서에도 꼬마전구가 나온다. 삼십 년 전에 내가 배우던 것과 똑같다! 꼬마전구를 배울 때 나는 전기가 별로 신기하지 않았다. 전기란 발전소에서 오거나 건전지에 들어 있는 것이라고 생각했지.(너희도 나와 비슷할 것이라고 생각한다. 궁금한 적이 있었다고 해도 전기가 무엇인지 잘 알 수 없었을 것이다.) 과학을 좋아하는 아이들아, 꼬마전구가 시시하게 보이니? 꼬마전구는 시시하지 않다! 그 속에 어떤 비밀이 있는지 너희가 안다면! 먼 뒷날에야 나는 전기의 비밀에 대해 듣게 되었다. 전기가 무엇인지 알고 나는 깜짝 놀랐다. 전기는 과학자들이 발명한 것도 아니고, 발전소에서 맨 처음 생겨난 것도 아니다. 전기는 우주가 시작될 때부터 있었던 아주아주 오래된 이 세상의 비밀 가운데 하나였지.(어째서 선생님들은 이런 것을 가르쳐 주지 않았을까?) 전기는 우주의 비밀을 간직한 채 세상 만물 속에 너무나도 오랫동안 꼭꼭 숨어 있었다. (중략) 다시 꼬마전구 세트를 열어 보자. 1.5볼트짜리 전지 1개, 가느다란 구리 전선, 작고 귀여운 꼬마전구! 달랑 이 세 개의 실험 도구 안에 과학자들이 2000년 동안 알아낸 것이 들어 있다. 너희가 맨 처음 전기를 배울 때 꼬마전구로 시작하는 것도 바로 그런 이유이지. 불행히도 교과서에는 이런 이야기가 하나도 나오지 않지만 말이다.
자석은 마술보다 요술보다 더 신비한 것이다. 어떻게 쇠못이 자석에 달라붙을까. 자석 속에 쇠를 붙잡는 도깨비나 악령이나 요정이 있는 게 아니라면 말이다. 자석을 너무 많이 봐서 자석이 하나도 신기하지 않은 아이들아, 이런 이야기를 들어 보아라. 네가 자석을 한 번도 본 적이 없다고 상상해 보는 것이다. 너는 아주 오래전 옛날에 태어났고 산에서 양을 치는 목동이었다. 너는 아주 가파른 바위산에서 양들에게 풀을 먹이고 있었다. 바위산을 탈 때 미끄러지지 말라고 아버지가 너에게 바닥에 쇠 징이 박혀 있는 신발을 신겨 주었다. 그런데 어느 날 놀라운 일이 일어났다. 네가 바위산을 걸어가는데 바위가 너를 잡아당기는 것이다! 도망치는데 발이 자꾸만 바위에 달라붙는다. 상상해 보아라. 아무도 없는 산 속에 양들과 너뿐인데 그런 일이 일어났다면! 지금부터 2500년 전에 터키에 양치기 소년이 살았는데, 그 소년한테 정말로 그런 일이 일어났다. 양치기 소년은 무서워 벌벌 떨며 산에서 내려왔을 것이다. 그리고 사람들에게 이상한 바위에 대해 알려주었을 것이다. 그렇게 해서 사람들은 처음으로 자석이라는 것을 알게 되었다. 사람들은 바위 속에서 검붉은 자석을 캐냈다. 그 이상한 돌은 쇠를 잡아당길 뿐 아니라, 쇠를 돌에 문지르기만 해도 쇠가 또 다른 쇠를 잡아당기게 하는 신비한 힘이 있었다. 그때까지 사람들은 떨어져 있는 게 저절로 붙는 걸 한 번도 보지 못했다. 쇠붙이가 저절로 돌에 가서 철썩 달라붙다니! 아무도 이 돌의 정체가 무엇인지 몰랐다. 사람들은 자석을 만병통치약으로 쓰고, 부적으로 몸에 지니고 다녔다. 자석이 금, 은, 보석보다 더 비쌌다. 좋은 천연 자석은 아주 값비싼 보물로 쳤다. 남자들은 부인의 베개 밑에 몰래 자석을 넣어 두었다. 만약에 부인이 바람을 피면 자석의 신비한 힘이 부인을 밤새도록 괴롭힌다고 믿었다. 부인이 한숨도 못 자고 침대에서 굴러 떨어지면 바람을 피운 것이고, 부인이 아무 일 없이 잘 자면 남편들은 부인을 의심했던 걸 뉘우쳤다. 도둑들도 자석을 좋아했다. 도둑질하고 싶은 집에 들어가서 몰래 자석을 태우면 집주인이 혼비백산하여 집을 뛰쳐나간다고 믿었기 때문이다. (중략) 과학을 좋아하는 아이들아. 과학을 배울 때도 이렇게 하면 좋다. 옛날 사람이 되어 보면 네가 잘 안다고 생각한 것이 처음으로 신기해지고, 아무도 하라고 하지 않는데 스스로 알고 싶은 것이 자꾸자꾸 많아진다. 모르는 걸 배워도 신기하지 않았는데 아는 걸 배워도 신기하다! 자석도 그런 것이다.
너희 교과서에도 <거울과 렌즈>라는 단원이 나온다. 너희는 이 단원을 배울 때 무슨 생각을 할까? 제목만 보면 거울과 렌즈에 대해 배우는 것 같다. 거울과 렌즈는 도구일 뿐이고 너희가 여기서 정말로 배워야 하는 것은 ‘빛의 비밀’이란다. (중략) 옛날에 어떤 꼬마가 있었는데 그 꼬마는 아무도 이상하게 생각하지 않는 것이 정말로 이상하고 궁금했다. 꼬마는 언덕에 서서 뒷짐을 지고 햇빛을 바라보고 있었지. 그런데 정말로 알고 싶은 것이다. 어떻게 햇빛이 내게 보일까? 꼬마는 눈을 크게 뜨고 입을 다물어 보았다. 햇빛이 잘 보였다. 이번에는 눈을 꼭 감고 입을 크게 벌려 보았다. 그랬더니 온 세상이 깜깜해지고 아무것도 보이지 않았다. 꼬마는 펄쩍펄쩍 집으로 뛰어가서 온 식구에게 소리쳤다. “빛은 입으로 보는 게 아니라 눈으로 보는 거예요!” 식구들은 푸하하하! 웃음을 터뜨렸다. 이 꼬마는 자라서 세상에서 가장 길고 아름다운 곤충들의 이야기를 썼다. 바로 파브르 할아버지 이야기란다. (중략) 너희도 무언가를 배울 때에는 파브르 할아버지의 이 말을 꼭 기억해라. 책과 인터넷에 나온다고 당연하게 생각하지 말고, 스스로 관찰하고 조사하고 생각해 보고 그런 다음에야 정말로 알게 되었다고 말해야 한다. 그러면 네가 안다고 생각했는데 사실은 알고 있지 않았다는 걸 깨닫게 되지. 공부를 하면 할수록 아마도 너는 모르는 것이 점점 더 많아질 것이다! 모르는 것이 점점 더 많아지는 것, 그것이 진짜 공부이지.
과학이 무엇인지, 왜 배우는지를 생각하게 하는 책 과학적 탐구는 자연 현상에 대한 의문과 호기심에서 시작된다. 그리고 그것에 대해 가설을 세우고 실험하여 객관적으로 입증하는 과정을 거친다. 이 같은 과학 공부를 통해 아이들은 사물을 관찰하는 능력, 의문을 갖고 스스로 생각하는 능력, 정확하고 빠르게 개념을 만드는 능력, 방법을 찾고 정리하는 마음의 습관, 논리적인 사고력을 기르게 된다. 위대한 과학자들이 단순한 의문에서 출발해서 어떻게 추론하여 위대한 발견을 했는지를 차근차근 알게 되면, 학년이 올라가 배울 것이 많아져도 아이들은 과학을 결코 어려워하지 않을 것이다. 책은 “과학이 뭐죠?” “과학을 왜 배우나요?” 하는 아이들의 근본적 질문에 성실하게 답하면서 과학의 본질과 과학적 사고의 매력을 진지하게 전해 주고 있다.
나는 중력이 정말로 신기하다. 생각해 보아라. 공은 공중에 떠 있고, 달도 지구에서 멀리 떨어져 있다. 그런데도 지구는 손도 발도 대지 않고 멀리 있는 것을 끌어당긴다. 네가 가방을 끌려고 힘을 줄 때 반드시 가방에 손을 대야 하지. 만지지도 않고 가방을 당길 수 있다면 너는 21세기 최고의 마술사로 아주 유명해질 것이다. 하지만 지구는 요술을 부리듯 떨어져 있는 것을 손도 대지 않고 끌어당긴다! 지구와 달은 멀리멀리 떨어져 있고 이어주는 것이 아무것도 없다. 끈이나 밧줄로 묶여 있지도 않고 손도 갈고리도 없다. 그런데도 중력은 아무것도 없는 빈 공간을 가로질러 달을 끌어당긴다.
과학을 배우면 뭐가 좋을까? 과학을 배우면 자연의 비밀을 알게 되고, 비밀을 알면 호기심이 깊어지고 관찰을 잘하게 된다. 그리고 상상하는 법을 배우게 되지. 아주아주 커서 보이지 않는 세계, 아주아주 작아서 보이지 않는 세계를 상상하는 법! 우주는 너무 커서 보이지 않는다. 원자의 세계는 너무 작아서 보이지 않는다. 그렇지만 상상하면 보인다. 과학을 배우는 사람만이 거기에 갈 수 있다! 흙 속에도, 씨앗 속에도, 바다 밑에도, 별에도! 이 모든 세계를 알게 되면 겸손해진다. 너희는 아직 겸손해지고 싶은 마음이 없겠지만 겸손이란 좋은 거야. 겸손한 사람은 지혜와 지식과 행복하게 사는 법을 배우려고 한다. 하지만 교만한 사람은 배가 터지게 부른 사람과 비슷하다. 배가 터지게 부른 사람은 밥을 안 먹고 싶듯이, 교만한 사람은 아무것도 배우려고 하지 않는다. 과학을 공부하면 세상이 너무나도 신비롭고 위대하게 보여서 잘난 체하고 싶은 마음이 싹 사라진다. 그래서 과학을 공부하면 좋다.
(전략) 뉴턴이 이것만 말했다면 과학자들은 ‘으흠, 지구가 정말 그래?’ 하고 조금 놀란 후에 자기 할 일을 하러 갔을지도 모른다. 어떤 주장이 아무리 옳고 훌륭하게 보여도 주장만으로는 비밀을 알 수 없고, 아무데도 쓸 데가 없기 때문이다. 뉴턴은 지구가 공을 끌어당기는데 그 힘을 수학으로 계산할 수 있다고 말했다. 지구를 저울에 달 수도 없고 지구를 뜯어볼 수도 없는데 뉴턴은 지구의 힘을 계산했다. 지구가 우리를 얼마나 세게 당기는지, 공을 얼마나 세게 당기는지, 사과를 얼마만한 힘으로 끌어당기는지 뉴턴이 발견한 공식으로 계산할 수 있단다. 너무나 멋지고, 유명하고, 위대한 공식이어서 너희에게도 잠깐 보여 주고 싶다. F=mg
이 식을 말로 하면 이런 뜻이란다. 지구가 어떤 물체를 당길 때 무거우면 무거울수록 더 세게 당긴다.(F는 힘, m은 질량, g는 중력가속도이다. 지구의 중력가속도는 9.8㎨이다. 지구에서는 무엇이든지 위에서 아래로 떨어질 때 1초가 지날 때마다 속도가 일정하게 9.8㎧ 씩 빨라진다.) 너는 앞으로 과학책에서 여러 가지 공식들을 보게 될 거야. 그래서 말인데 너에게 꼭 이 말을 해 주고 싶다. 공식은 외워서 문제를 풀라고 있는 것이 아니다! 공식 속에 자연의 비밀이 숨어 있지. 과학자는 공식으로 시험문제를 푸는 것이 아니라 자연의 수수께끼를 푼다. 먼 옛날 우주에서 무슨 일이 있었고 지금 무슨 일이 일어나고 앞으로 어떤 일이 일어날지 예측하고 실험하지. 까마득한 옛날에 우주가 한데 뭉쳐 콩보다 더 작았다는 것, 우주에 블랙홀이 있다는 것, 보이지 않는 전파가 우주를 날아다닌다는 것, 우주가 점점 커지고 있는 것… 공식은 아주 짧지만 그 속에는 굉장한 이야기가 숨어 있다. 뉴턴의 공식도 그렇단다. 너는 곧 중학생이 될 테고 뉴턴의 위대한 공식을 만나게 될 거야. 그때에 무턱대고 외우지 말고 부디 그 속에 무슨 뜻이 있는지 발견하려고 해 보아라.
총 
바보 빅터
