한국과학기술대학교(현 한국공학대학교) 교수를 역임하고 국내외 기업에서 연구 개발에 힘을 쏟은 완숙한 과학자 강찬형이 시대정신 및 젊은이들과 대화하기 위해 쓴 교양과학서로, 과학자의 단순한 에세이라기보다는 진정한 의미의 통섭적 글쓰기를 통한 자기계발서이기도 하다. ‘시와 노랫말, 인문학을 엇섞어 짠 과학 지식과 정보의 아름다운 패치워크’라 할 수 있다.
프롤로그
1장 빛의 성질
해 아래 새것이 없다-모닥불과 촛불
모닥불부터 촛불까지 : 일상을 채우고 역사를 만들어온 ‘불’
불의 색, 세계의 색
지구에서 일어나는 모든 일은 태양으로부터 시작된다.
‘퐁당퐁당’, 돌과 물결-시인과 과학자
속력과 속도를 생각한다-음속과 광속
빛은 입자로 되어있다-광자와 전자
빛이란 무엇인가-빛과 그리고 그림자
2장 색이란 무엇인가
빛의 삼원색, 색의 삼원색-빛에 대한 물체의 반응이 색이다.
흑(黑, black)-블랙 벨트
백(白, white)-명랑한 흰 빛에
회색(灰色, gray)-나목(裸木)
색즉시공(色卽是空)-원자는 비어 있다
3장 무지개색
어린이는 어른의 아버지-무지개
빨강(赤, red)-대추, 노을, 붉은 꽃, 단풍
주황(朱, orange)-능소화, 감, 오렌지, 주홍글씨
노랑(黃, yellow)-개나리, 민들레, 해바라기, 국화, 은행잎
초록(綠, green)-시인의 초록, 과학자의 초록
시인의 초록: 시인은 왜 하필 ‘마흔두 개’의 초록을 말했을까?
과학자의 초록: 식물의 잎은 왜 녹색으로 보일까?
쿠바의 초록: 관타나메라
파랑(靑, blue)-물빛과 하늘빛
남(藍, indigo blue)-쪽빛 바다
보라(紫, violet)-쪽과 도라지꽃
4장 보석의 색
에...너지가 바닥이라는 말-에너지 준위
고체는 에너지띠를 형성한다-에너지 대역과 에너지 밴드 갭
사파이어-컬러 센터
에메랄드-옥(玉)
다이아몬드-호프 다이아몬드
인조 보석의 꿈은 이루어진다-인조 다이아몬드
5장 빛의 과학
레이저-빛의 증폭
창문과 대문-광물의 색깔
LED(light emitting diode)-LED와 LCD는 별개
투명전극-플라스마 주파수
에필로그-세렌디피티
“이 책은 먼저 빛에 대해서 과학적으로 우리 인류가 어떻게 생각해 왔는지에 대해서 고찰해 본다. 우리는 어떤 복잡한 성질을 갖는 대상을 단순한 변수에 따라 나누어 늘어놓은 결과를 스펙트럼이라고 말한다. 대표적으로 빛이 프리즘을 통과할 때 빛의 파장에 따라 굴절률이 다르므로 분산을 일으키는데, 그 결과물은 파장의 순서로 배열된다. 이를 빛의 스펙트럼이라고 말한다. 대표적인 스펙트럼으로 비가 갠 하늘에 떠 있는 무지개를 들 수 있다.
이 책은 가시광선 중에서 천연색이라고 알고 있는 ‘빨주노초파남보’에 대해서 자세히 알아보고 물체의 색에 대해서 고찰해 볼 예정이다. 그리고 우리의 문화생활에서 각각의 색이 어떻게 다루어졌는지에 대해서 나의 경험을 바탕으로 생각해 볼 예정이다.”
-프롤로그 중에서
“빛이 우리 눈에 보이는 색은, 색에 대한 우리의 느낌에 영향을 주었을 것이다. 우리는 언어생활에서 노랑, 빨강, 오렌지색은 따뜻한 색으로 청색은 차가운 색으로 묘사하고 있다. 빨강이 제일 정열적이고, 노랑은 포근하며, 녹색은 칙칙하고, 청색은 차가운 느낌으로 표현되고 있다. 이는 옛날에 나무나 낙엽 정도를 태워서 도달하는 불의 색깔이 빨강 정도였고 숯 정도를 때우면 그 불길이 활활 빨갛게 타고 뜨겁게 느껴져서 정열적으로 느끼지 않았나 생각된다. 노랑이 포근한 느낌을 주는데, 수선화, 개나리, 유채꽃 등 봄에 피는 꽃들이나 국화, 해바라기 등 따뜻한 가을 햇살에 피는 꽃들의 색깔과 연관이 있지 않을까 생각된다. 녹색은 무언가 칙칙한 느낌을 주는데 여름에 축 늘어진 이파리를 연상하게끔 하고 한자어에서는 안개의 색깔을 녹색으로 표현하고 있다. 청색은 무언가 차가운 느낌을 주는데, 여름에 푸른 해변으로 피서를 가고, 추운 겨울의 맑은 하늘이나 바다가 더욱 푸르게 보이고, 차가운 물이나 얼음을 청색으로 묘사하는 것과 연관이 있어 보인다.”(18-19쪽)
“인간의 지능은 눈에 보이는 것에서 눈에 보이지 않는 것으로 확대함으로써 발전하게 된다. 파동에 관한 연구도 결국 눈에 보이는 것에서 시작되었다. 눈에 가장 쉽게 볼 수 있는 파동이 바로 물결파이다. 물속에 돌을 던지면 파동이 일게 된다. 이로부터 우리는 파동의 파장과 주파수를 정의하고 파동의 전달 속도를 표시할 수 있다. ”(38쪽)
“색(色, color)은 색깔, 색채, 빛깔 등으로 불린다. 색은 결국 어떤 물체의 표면에 빛이 반사하는 정도에 따라 시각 계통에서 감지하는 성질의 차이로 나타나는 감각적 특성이다. 영유아 시절에는 흑백으로 세상을 본다고 한다. 외부 빛에 우리 눈이 노출되기 시작하면서 경험과 학습으로 색에 관한 감각이 키워진다. ”(68쪽)
“지구를 이루고 있는 원자들의 원자핵과 전자들을 뭉쳐 놓으면 아파트 한 채 정도가 된다.
현대 자연과학의 해석대로 공(空)을 에너지로, 색(色)을 물질로 생각한다면 색즉시공의 본뜻에 가까워진다. 아인슈타인의 상대성이론대로 에너지와 물질이 상호변환이 가능하다는 점을 알면, ‘물질이 곧 에너지요, 에너지가 곧 물질이다.’라는 해석이 가능하다. 이를 원자에 비유해서 설명한다면, 원자 내 비어 있는 공간은 단순히 비어 있는 공간이 아닌 무한한 가능성을 지닌 에너지 집합체로 볼 수 있다”(106-107쪽)
“우리는 피의 색깔을 적색이라고 인식하는데, 피부에 보이는 핏줄의 색깔은 파랗게 보인다. 피부 가까이서 보이는 핏줄은 정맥이라고 알고 있는데, 혈액 속에 적색인 헤모글로빈의 양이 동맥에 비해서 적기 때문이라고 생각된다. 겁을 먹고 있는 사람의 안색(顔色)은 새파랗게 질려 있다고 말한다. 푸른 바다에서 헤엄치다가 백사...장으로 나온 사람의 입술은 새파랗다. 아마도 물에서 밖으로 나오면 춥기 때문일 것이다.”(180쪽)
“자연현상을 과학적으로 설명할 때 자주 쓰는 말로 상태(state, 狀態)라는 말이 있다. 일상생활에서도 상태라는 말을 종종 쓴다. ‘그 사람 정신 상태가 좀 이상해’, ‘당신은 아직도 어릴 적 상태에 머물러 있어.’ 예를 들면 이런 식으로 상태라는 말을 써먹고 있다. 물리학적으로 상태를 구분하는 한 가지 방법이 그 상태가 유지하고 있는 에너지 준위(energy level), 혹은 에너지의 양으로 평가한다. 우리가 상정하는 물질들은 입자들이 하나의 계(system)를 이루고 있다고 볼 수 있다. 그 계에서 각 상태는 특정한 에너지값을 가지고 있다. 그 계에서 입자가 가지고 있는 에너지값을 작은 것부터 늘어놓고 이에 해당하는 상태에 일련번호를 붙여놓을 수 있는데, 양자물리학에서는 그 번호를 양자 번호 혹은 양자수(quantum number)라고 한다.”(192-193쪽)
“시나 노랫말에 바다나 하늘을 수식할 때 ‘에메랄드빛 바다’ 혹은 ‘에메랄드빛 하늘’이라는 표현을 쓴다. 그러나 에메랄드는 녹색에 가깝고 보통 하늘이나 바다는 청색 계통으로 표현하므로 이는 정확한 표현은 아니라고 생각한다. 아마도 색깔의 명칭에 관한 공부가 부족했거나 청색과 녹색을 언어적으로 구분하지 못하는 언어적 ‘청록 색맹’의 결과가 아닐까 생각한다. ”(223쪽)
“우리가 흔히 보는 투명한 광물로 수정(水晶)이 있다. 수정은 투명한 결정 덩어리가 다닥다닥 본체에 붙어 있는 모양의 광석이다. 수정은 영어로 quartz라고 부르는데, 그 화학 성분은 이산화규소(SiO2)로 유리창이나 물 잔을 만드는 유리와 같다. 같은 화학성분인데, 결정을 이루면 수정이라고 하고 비정질(非晶質, amorphous)이면 그냥 유리라고 부른다. 자수정(紫水晶)의 자주색은 무색투명한 수정 결정에 철(Fe) 불순물이 첨가된 결과이다. 일부 규소 원자 자리에 대신 들어간 철 원자가 보랏빛을 내는 컬러 센터가 되고 있다.”(262-263쪽)
“인류는 아주 오래전부터 밤에 빛이 있으면 낮처럼 물체를 볼 수 있다고 생각하고 조명 수단으로 불을 사용해 왔다. 촛불이나 횃불 등이 대표적이다. 실내조명으로는 촛불, 등잔불, 가스등, 백열전구, 형광등 등으로 발전되어 왔고, 야외에서는 횃불, 등댓불, 가로등 등으로 활용되었다. 한동안 형광등이 우리 생활의 조명기구를 대표하였다. 그러나 요즘은 이사하며 실내장식(interior design)을 새로 할 때나 새로 집을 지을 때, LED 등(燈)의 설치가 일반화되었다. ”(271쪽)
“이 책의 내용은 알아도 그만 몰라도 그만으로 먹고 사는 데 전혀 영향을 주지 않는다. 다만 현대를 사는 데 과학 지식을 조금이라도 이해하고 있으면 일상생활에 도움이 될까 하는
마음에서 글을 썼다. 문학 등 인문학적인 이야기를 곁들인 이유는 나의 과거 회상과 관련이 있고, 글을 너무 어렵지 않도록 하려는 배려에서 나왔다고 독자들께서 이해해 주셨으면 한다.”
- 에필로그 중에서
강찬형 [저]
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