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• 인간은 어떻게 세상을 측정해 왔을까? 고대 바빌론에서 미래 우주 개발에 이르기까지 인류가 발명해 온 다양한 계량 체계에 대한 흥미롭고 유익한 역사를 재미있게 소개한다. 저자는 거리, 부피, 질량, 에너지, 시간을 계산하기 위한 문명의 다양한 노력들을 추적하면서 측정 단위들이 기계공학, 무리학, 광학, 천문학 등의 영역에 어떻게 적용되는가를 설명한다. 노아의 방주를 만들기 위해 사용했던 단위에서부터 분광학의 옹스트롬 단위에 이르기까지 계량 단위는 과학과 기술에 꾸준히 축적되어 왔다. 이 모든 것에 대한 풍부한 이야기를 담은 이 책은 세계를 계량화하기 위해 완벽한 체계를 찾으려는 인류의 불완전한 탐구에 대한 연대기라고도 할 수 있다.
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• ■ 인간은 세상을 어떻게 측정해 왔는가?-단위와 측정의 문명사 《눈금으로 보는 과학Measure for Measure》(2003, Johns Hopkins University Press)은 고대에서 현대에 이르는 계량 체계에 대한 흥미롭고도 유익한 역사를 재미있게 소개하는 책이다. 이 책은 그리스의 스타디움 단위, 뼘, 그리고 천체 간의 거리를 나타내는 파섹과 같은 단위가 처음 나타나게 된 이유와 경위를 보여준다. 그리고 거리, 부피, 질량, 에너지, 시간을 계산하기 위한 문명의 다양한 노력들을 추적하면서, 측정 단위들이 기계공학, 물리학, 광학, 천문학 등의 영역에 어떻게 적용되는가를 설명한다. 노아가 방주를 만들기 위해 사용했던 단위에서부터 분광학의 옹스트롬 단위에 이르기까지, 계량 단위는 과학과 기술에 꾸준히 축적되어 왔다. 역사를 통해 수많은 측정 체계가 발명되어 왔고 이것들은 더 정확하고 논리적인 체계가 등장하면서 사라져갔다. 토머스 멘덴홀Thomas Corwin Mendenhall이 1893년 미터법을 미국의 “길이와 무게의 근본적인 표준”으로 선언하면서 미국은 공식적으로 미터법 사용 국가가 되었지만, 대부분의 국가들과는 달리 미국은 영국식 계량법―소다수 병은 흥미롭게도 예외지만―을 고집하고 있다. 10진법에 기초한 미터법의 편리함과 미터법으로 전환하지 않는 데 따르는 불편함에도 불구하고 여전히 인치, 쿼트, 온스 등의 단위를 고수하고 있는 것이다. 분명히 측정에는 논리 이상의 그 무엇이 있는 것이다. 표준 도량형과 미터법, 그리고 그 밖의 단위들에 관한 심오한 내용과 풍부한 이야기를 담은 이 책은 세계를 계량화하기 위해 완벽한 체계를 찾으려는 인류의 불완전한 탐구에 대한 연대기라고 할 수 있다. 참고로, 원제 “Measure for Measure”는 셰익스피어의 유명한 희곡 제목이기도 하다. ■ 일상생활 속의 과학과 공학, 그리고 도량형과 미터법 《눈금으로 보는 과학》은 단위와 물리학, 수학, 기술과학 등이 서로 연결된 구도로 이루어져 있다. 이 책을 읽어나가다 보면, “우리의 키와 몸무게를 재는 센티미터나 킬로그램과 같은 단순한 단위들에서부터 자연의 심오한 법칙을 표현하는 복잡한 수식에 이르기까지 우리의 생활과 동떨어진 것은 하나도 없음을 깨닫게 될 것이다. 예를 들어, 학창 시절 우리의 머리를 아프게 했던 ‘쿨롱의 법칙’은 왜 가정용 전기가 220볼트인가 하는 물음에 대한 해답의 단초를 제공한다. 따라서 이 책은 과학 교과서 속의 죽은 지식의 나열이 아니라, 우리가 생기 있게 살아가는 하루하루의 생활에 대한 심층적 분석이다. ……어린아이가 블록을 세는 초보적인 셈 이야기부터 시작하여, 오늘날 미터라는 친숙한 단위가 정해지기까지 피땀 어린 노력의 역사를 소개한다. 무게, 힘, 온도, 전기 등의 단위가 정해지게 된 경위 등을 소상히 풀어낸다. 무엇보다도, 장난감을 세는 어린아이의 서툰 손짓이 바로 자연의 심오한 진리를 연구하는 물리학 법칙으로 나아가는 첫걸음임을 깨닫게 하는 과정이야말로 이 책의 강점이라 할 수 있다. 수의 신비와 단위, 그리고 물리학에 대한 지적 여행은 마침내 다른 행성의 외계인들에게 댐을 건설하는, 지극히 전문적인 지식을 전달하는 이야기로까지 이어진다. ……이 책은 모두를 위한 책이다. 이 책에 실린 대부분의 내용은 우리의 고등학교 교과 과정에서 다루는 내용들과 중복되기 때문에 학생들이라면 새로운 시각에서 음미해 볼 수 있을 것이다. 또한 이 책은 까다로운 수식과 물리학 개념들에 익숙하지 않은 사람을 위...한 책이기도 하다. 저자는 엄밀한 수학적 증명을 빠짐없이 이해할 것을 독자에게 강요하지 않으며, 부분을 다 이해하지 못하더라도 부담 없이 다음 내용을 읽어나갈 수 있도록 특별히 배려한다.”―〈옮긴이의 글〉에서 인용
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• 들어가는 글/감사의 글/옮긴이의 글 　 제1장 셈의 탄생 단위와 수/고대의 수/수 그리고 수/무리수의 탄생/규칙을 깨뜨리며/산수와 기하학/10에 기초한 측정 단위 제2장 큰 길이로 나아가기 고대의 길이 단위/표준의 확립/중세에서 르네상스까지/토머스 제퍼슨의 아이디어/자연에 기초한 표준/기계의 힘: 산업혁명의 등장/자연에 기초한 미터로의 회귀 제3장 분할의 단위 각도와 입체각/각도와 라디안/삼각형이 활약하는 곳/각도와 삼각함수/삼각함수표/삼각함수의 지수/공간 각도/역제곱 법칙/상식과 크기 대 부피 비율/표면적 대 부피 비율 제4장 ‘분명한’ 시간의 단위 명백하고 평균적인 태양일/평균 태양일/원자에 기초한 현대의 시간 기준 제5장 무거운 물건들 질량과 힘에 대하여/기본적 단위들/질량과 힘/단위를 파생시키는 방법 제6장 질량 측정의 표준 질량 측정/달에서의 올림픽/중력의 척도/표준 중력 가속도 제7장 질량의 문제 뉴턴의 측정/실험실에서의 측정/관성의 힘 제8장 빛의 제국 광도와 명암도/수수께끼 같은 빛의 속성/창문 너머에는 얼마나 많은 빛이 있을까/또다시 역제곱 법칙/광도 측정법: 빛을 측정하는 과학.../칸델라: 광도의 새로운 단위/빛과 에너지를 오가는 다리/인간의 다양한 시야/에너지에 기초한 광도의 단위/우리가 보는 것과는 다르다/그리고 우리가 듣는 것과도 다르다/하지만 우리가 느끼는 것과 제법 비슷하다 제9장 뜨거운 감자 온도, 압력, 그리고 열역학/수은 온도계/섭씨온도/절대 온도/저온학/온도 눈금의 환산/압력의 단위/미국인을 위한 등식/절대 압력과 상대 압력/편의성의 문제/수은 기압계/진공 상태로 빨아들이기/그다지 이상적이지 않은 기체/기체 방정식의 적용/미쳐버린 온도계/기체 방정식의 두 얼굴/단위가 반드시 필요한 곳/미터법의 이방인 제10장 잃어버린 고리 에너지/미터법으로 표시된 전기 요금 청구서/암페어: 전기의 기본 단위/전하/변환 연습/전기 에너지와 전위/저항과 전류/저항과 전력/송전선의 저항/전력의 원천들/공급/해외의 전력/√3 : 1 보너스 비율/교류 주기 장벽/효율성의 손실 제11장 복합 단위 또다시 규칙 깨뜨리기/결국은 표준대로/유용한 도구들/개념적 수식들 제12장 외계인과 허무주의자들의 침공 단위로부터 자유로운 하늘/천문학자들의 성서/수학에는 단위가 없다……/만약 단위가 없다면/허무주의자들과 괴짜들/맞춤 단위/측정이 만들어낸 단위/상대적 숫자로 계산하기: 인공위성/‘단위를 고르는’ 대안/표준 단위 없이도 잘할 수 있을까 제13장 다른 별에 댐 짓기 외계의 문명이 도움을 요청하다/댐을 건설하는 법/에너지 균형/수력 공학/물받이 바퀴/연속성 등식/물받이/물받이 바퀴의 용적/댐의 용적/은하계 사이의 간격을 이으며/외계 수력발전소의 전력량/터빈의 용적/그리고 파이프?/해냈다! 제14장 단위, 물리학, 그리고 수학 물리학의 법칙과 수학/단순성의 대가/얼마나 버틸 수 있는가/포괄적 전망: 환상 혹은 실재 　 부록 단위 환산표/더 읽을거리/참고문헌
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• 어린아이는 셈하는 법을 배우는, 인생의 위대한 순간을 맞이한다. 그리고 얼마 지나지 않아 아이는 모든 것을 세려고 한다. 즐거운 마음으로 장난감이며 과일, 그리고 파티에 참석한 사람들을 세는 것이다. 이는 중요하지 않을 수도 있다. 어찌 되었건 사람들은 결국 셈을 배우지 않는가. 그러나 여기서 결정적인 지적 발전이 일어나게 된다. 어린아이는 여러 가지 대상들을 완전히 동일한 것으로 개념화할 수 있다. 붉고 네모난 블록과 푸른색의 원형 블록은 둘 다 블록이기 때문에 같이 셈할 수 있다. ‘간단히 말해서, 셈을 하는 능력은 추상화라는 지적 능력을 함축한다.’(p.21) 어떤 동네가 얼마나 멀리 떨어져 있느냐고 물으면, 아마도 “30분 거리”라고 대답할 것이다. 당신은 거리를 물었는데 대답은 시간으로 나왔다. 대답한 사람은 자동차의 속도를 대략적으로 알고 있다. 마찬가지로 물리학자들은 진공 상태에서 빛의 속도가 우주 어디에서나 일정하다는 것을 알고 있다. ……즉, 길이에는 시간이 수반된다. 그러면 미터는 계속 순환된다. 자연에 기초한 단위로부터 인간이 만든 막대기로, 그리고 다시 자연에 기초한 단위로 돌아가야 하는 것이다.(p.66) 1872년 보스턴의 세인트 제임스 파크에서는 당시에 “세계에서 가장 큰 홀에서 가장 큰 오케스트라 및 합창단이 펼치는 사상 최대 규모의 콘서트”가 열렸다. ……그런데 왜 이렇게 거대한 규모의 악기들이 만들어내는 소리가 청중들의 고막을 찢을 정도로 크지 못했을까? 어머어마한 오케스트라의 소리가 들을 만했던 이유는 자극과 지각의 신경생리학적 법칙이 빛의 영역에서와 비슷하게 적용되었기 때문이다. 여기서 음향학적으로 잘 알려진 소리의 단위인 벨이 등장한다. 벨(1벨은 10데시벨 또는 dB) 단위로 표현한다면, 두 개의 음원으로부터 나오는 소리 강도의 정도인 I1과 I2 사이의 비율은 log(I2/I1)이 된다. 들을 수 있는 한계, 즉 낙엽이 땅바닥에 있는 또 다른 마른 낙엽 위로 떨어지는 소리가 0벨의 음향에 해당한다. 산들바람에 흔들리는 나뭇잎 소리가 20데시벨(2벨), 연설장에서의 목소리는 60데시벨, 천둥이나 제트 엔진이 내는 소리는 120데시벨 혹은 그 이상의 소리를 가진다. ……만약 100여 명의 오케스트라 단원 한 사람이 내는 악기의 소리 강도를 IR이라고 놓는다면, 100명이 내는 소리의 강도는 100×IR이 될 것이다. 그러면 그 비율은 ΔL=log(100IR/IR)=log100=2밖에 되지 않는다. 따라서 보스턴 시민들은 100여 명의 거대한 오케스트라가 연주하는 아름다운 〈아름답고 푸른 도나우〉가 단지 2벨(20데시벨) 정도로 들렸을 것이다. 이 수치는 한 밴드가 연주하는 소리보다 약간 큰 정도다. 이와 마찬가지로 열 명의 록 싱어가 부르는 노래는 한 명의 싱어가 부르는 것보다 1벨 정도 클 뿐이다. 자연이 청중들의 고막이 찢어지지 않게끔 이러한 안전망을 제공해 주지 않았더라면 헤비메탈 밴드들은 결코 존재할 수 없었을 것이다.(pp.157-158) 자연 법칙은 양, 무게, 시간을 간단히 비교하는 것으로 기술할 수 있지만, 그 수수께끼는 지극히 난해할 수도 있다. 만약 당신이 지구 반지름과 관계있는 무언가를 측정하고, 당신의 동료는 지구와 달 사이의 거리와 관계가 있는 무언가를 측정한다고 가정한다면, 두 사람 모두 결과물들을 비교하기 위해 해야 할 일들이 많다. 지식은 있을지 모르나, 직접 그것을 분류할 때의 복잡성은 데이터의 양에 따라 기하급수적으로 증가할 수도 있다. 그래서 자연적 현상들을 서로 직접 비교하지 않고, 크기와 무게에 부합하...도록 통일시킨 다음에 비교하는 것이다.(p.273)
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• 알렉스헤브라 [저]

• 과학 저술가이자 기술 연구 개발 컨설턴트이다.

• 김동현 [저]

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