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엄마가 이야기해 주는 상대성이론과 양자역학
제목이 아주 그럴듯하지요? 푸하하하하
제목만큼 그리 거창한 이야기는 아니지만 아이와 함께 한 이야기 올려봅니다.
유게의 스타이신 관심과여유님과 우리집은 거리가 가까운편이라 자주 만납니다.
보통 1-2주에 한번씩 놀이터있는 감자탕집에서 만나
아이들은 놀이터에서 놀리고, 엄마들은 수다삼매경에 빠집니다.
어느 날 관여님의 아이가 놀이터에서 놀다가 뛰어오더군요.
"이모, 형아가 그러는데 두 사람이 있었는데,
한 사람은 지구에 있고, 다른 한 사람은 우주로 여행을 갔는데
지구에 남은 사람은 늙었는데, 우주에 간 사람은 늙지 않았다면서요?
왜 그런거예요? 형아도 이유는 잘 모르겠데요."
이런, 이런 그 이유를 내가 설명해줘야 하는거야? 나도 어려운디......^^;
그래도 나름 고심해서 이유를 설명해줬지요.
"아하, 형아가 그 이야기를 해주었구나.
그걸 이해하려면 우선 시간과 공간에 대한 개념을 알아야해.
사실 시간과 공간은 따로 떨어져있는게 아니라
같이 맞물려서 있다고 봐야해.
같은 시간이 흘렀다고 생각해도
공간을 빛의 속도로 빠르게 움직이면 공간은 엄청 많이 갔지만
시간은 아주 짧게 흘렀다고 봐야겠지.
그래서 우주에 간 사람은 엄청난 빠른 속도(빛의 속도)로 움직여서 시간이 별로 흐르지 않았고,
지구도 움직이지만 빛의 속도로는 움직이지 않으니까
그만큼 공간을 많이 가지 않으니 시간이 훨씬 빠르게 움직인거야."
그래서 늙어버린거지."
아이는 아하 그렇구나 하고 다시 놀이터로 갔고,
관심과여유님은 아이가 절대 이해하지 못했을거라고 고개를 가로저으십니다.
저의 허접한 설명은 참으로 난감합니다.^^;
이모야가 조금 아니 아니 더~ 많이 공부해서 잘 설명해보도록 노력해 볼께.......^^
아이는 아마도 엄마가 보고 있는 물리학 동영상을 옆에서 보면서
그 내용이 인상깊었던 모양입니다.
그래서 동생에게 신기한 내용을 이야기해주었지만 이해는 잘 되지 않는 모양입니다.
그날 밤 잠자리에서 이해가 잘 안된다는 아들래미를 위해 이야기를 하나 들려줍니다.
원리는 이해가 안되도 상황이 이해가 된다면 나중에 훨씬 도움이 되리라 생각해서입니다.
"자......상대성이론이 잘 이해가 안된다고 했지?
그럼 엄마가 옛날 이야기를 하나 해줄께.
옛날에 지구의 과학자들은 우주선을 만들어서 사람들을 우주로 보냈어.
우주선에 탄 사람들은 우주를 여행하고 지구로 돌아오기로 했지만
엄마가 낮에 말한대로 우주선의 탄 사람들은 아직 젊지만
지구에서는 시간이 엄청나게 흘렀을테니 돌아온다고해도 이미 그들을 기억하는 사람들은
아무도 살아있지 못할거야.
그런데 우주선 기계의 고장으로 어떤 행성에 불시착하게 된거야.
그 행성은 지구와 대기가 거의 흡사해서 우주복을 입지 않아도 생활할 수 있었단다.
대기에 관한 것은 책을 이미 읽어서 이해가 되겠지?
그런데 그 행성은 유인원들이 지배하고 있는 세상이었어.
오랑우탄, 침팬지, 고릴라, 원숭이들이 지배하는 세상에서
인간(그 행성의 인간과 유사한 생명체)은 지금 우리 지구의 유인원과 아주 비슷했어.
그 행성에 불시착한 우주인은 인간이 유인원으로부터 미개인종족 취급을 받으며
노예나 동물원의 구경거리 정도로 살아가고 있는것에 분개하여
개혁적인 유인원들의 도움으로 다른 인간들과 탈출해서
다른 곳으로 도망을 갔어.
근데 도망가다 남대문, 수원화성같은 인간들이 만든 건축물의 잔해를 보게 된거야.
알고보니 그 행성은 다름 아닌 지구였고, 한국땅이었던거지.
세상에나, 우주인이 지구를 떠난 사이 지구는 수천년이 흘렀고,
지구인들은 환경을 파괴하고 서로 전쟁을 하다가 지구를 거의 파멸시켰고,
간신히 살아남은 사람들은 지금의 유인원 수준으로 지능이 떨어지고
유전자변형세균을 전쟁무기로 사용하다 이상현상으로
유인원들이 인간과 같은 지능을 얻게 된거야.
유인원들은 인간이 또 다시 그런 살상무기로 환경파괴로 지구를 파멸시키는것을 막고자
인간의 문명발달을 숨기고 노예처럼 이용하고 있던거지.
인간이 과학을 잘못 사용하고 환경을 파괴한 댓가를 치루게 된거야.
정말 무시무시하고 끔찍한 내용이지만 배울 점이 있지?
어때 재미있었니?
근데 사실은 이게 영화의 내용이야.
엄마가 어릴 때 본 영화인데
리메이크를 해서 얼마전에 개봉도 했더라.
혹성탈출이라는 영화내용이야.
엄마가 내용을 조금 바꾸긴 했는데 비슷한 내용이지.
무지 재미있는 영화니까 함 나중에 같이 보자.
이 영화를 이해하려면 바로 엄마가 말해준 상대성이론을 이해해야해.
우주인은 처음 지구를 떠났을때와 거의 차이가 없는데
지구에서는 이미 몇 천년이 지나버린거야.
정말 신기하지 않아? 그런 설정이 사실은 과학에 근거를 둔거라는 사실이 말이야....."
"엄마, 그 이론이 완벽하게 이해가 되는것은 아니지만
엄마가 해주는 이야기는 아주 재미있어.
그 영화 꼭 보고 싶어. 나중에 꼭 보여줘야해!"
아이에게 전래동화와 세계명작을 읽어줄때
장화홍련이 죽어 귀신이 되어 복수를 한다던가,
숲속의 미녀가 100년 동안 잠이 들었다가 왕자의 키스로 깨어난다던가,
독사과를 먹고 깨어난 백설공주가 마녀인 새엄마를 이기고 멋진 왕자와 결혼을 하는 이야기와
우주선을 타고 우주여행을 갔다가 돌아오니 지구에서는 수천년이 흘렀다는 이야기가
뭐가 그리 다를까 하는 생각이 들었습니다.
과학도 마찬가지로 이야기로 풀어가보자고 생각하고
아이에게 동화처럼 과학을 이야기해 줍니다.
아이와 원자란 무엇인가 하고 출발한 과학이야기가
원자핵을 돌고 있는 전자로 관심이 옮겨져갔고,
그래서 전기에 대해 공부하고 있다고 저번에 글을 쓴 적이 있습니다.
그 전자 녀석의 실체에 대해 공부하다보니 우리는 양자역학의 영역에 슬쩍 발을 내딛었습니다.
전자가 어떤 실험적 설정에서는 입자성을 띠고, 다른 실험적 설정에서는 파동성이 나타난다고 하는 것은 어떤 동화보다도 상상력을 요구합니다.
이런 황당한 실험결과를 이야깃거리로 다루어서 설명한다면
그 어떤 동화보다 재미있다고 생각됩니다.
슈뢰딩거의 고양이가 죽었는지 살았는지는
상자문을 열어보기 전까지는 확률로 존재한다니 얼마나 신기합니까?
엄마와 함께 하는 과학이야기의 진행은 담당하고 있는 저조차도 당장 내일을 모르겠습니다.
하지만 아이와 빠져있는 과학이야기는 아마도 계속 진행될듯 합니다.
엄마는 지금 양립되는 상대성이론과 양자역학을 하나의 이론으로 묶는
초끈이론을 공부하고 있습니다.
아마도 곧 아이와 초끈이론을 또 어떻게 이야기로 끌고 갈지 고민하게 되겠지요.
깊이없는 엄마와 함께 하는 공부라 많이 어설프고 힘들지만
아이가 재미있어 한다면 엄마는 계속 나아갑니다.
제 전공은 문학입니다.
과학, 역사, 언어 모두 시작은 이야기로 끌고가 봅니다.
소를 물가로 끌고 갈 수는 있어도 물을 먹게 할 수는 없습니다.
아이가 스스로 물을 먹도록 엄마는 늘 물가에서 서성입니다.
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