단위의 탄생

측정의 기본이 된 7가지 단위 이야기

피에로 마틴 저자(글) · 곽영직 번역

북스힐 · 2024년 09월 15일

책 소개

이탈리아의 물리학자가 소개하는 일곱 가지 측정 단위의 탄생 비화
인간이 세상을 어떻게 측정하게 되었는지,
일곱 가지 측정 단위에 관한 재미있는 과학 이야기

역사가 시작된 이래 인류는 세상을 측정해 왔다. 세상을 탐험하기 위해, 다른 사람과 어울려 살아가기 위해, 그리고 정의를 실현해 나가기 위해 세상을 측정하고자 했다. 자연과 우리 스스로를 이해하는 강력한 도구인 단위를 통해 우리는 과거와 현재를 이해하고 미래를 계획할 수 있다. 물리적 세계를 이해하는 데 필수적인 일곱 가지 측정 단위 - 미터, 초, 킬로그램, 켈빈, 암페어, 몰, 칸델라 - 는 인간이 자연에게 보내는 찬가이다. 오랜 노력 끝에 도량형학은 인간의 경험에 의존하지 않고 변하지 않는 자연의 성질에 기반한 측정 체계를 만들었다. 이를 통해 측정 결과를 물리적 의미를 가진 숫자로 나타내고 이 숫자들을 자연 현상과 다시 연관 지을 수 있게 되었다. 피에로 마틴은 일곱 가지 이야기를 통해 고전 물리학부터 상대성 이론과 입자 물리학, 그리고 의학과 첨단 기술에 이르기까지 여러 분야에 단위가 어떻게 기여해 왔는지 살펴보고 세상을 측정하고 이해하는 다양한 관점을 소개한다.

작가정보

저자(글) 피에로 마틴

이탈리아의 실험 물리학자이자 과학 작가이다. 통제된 열핵융합을 연구하고 있다. 현재는 파도바대학교에서 학생들을 가르치며 과학 대중화에 앞장서고 있다.

번역 곽영직

서울대학교 물리학과를 졸업하고, 미국 켄터키대학교대학원에서 박사학위를 받은 후 수원대학교 물리학과 교수로 재직하면서 자연대학장, 대학원장을 역임했고, 현재는 명예교수로 있다.《인류 문명과 함께 보는 과학의 역사》,《상대성이론은 처음이지?》,《14살에 시작하는 처음 천문학》,《14살에 시작하는 처음 물리학》,《과학자의 철학 노트》등 많은 책을 썼고, 《과학 뒤집기》,《지구과학 어디까지 알고 있니?》,《숫자로 끝내는 화학 100》,《한 권으로 끝내는 과학》,《코스모스 우주에 깃든 예술》,《그야말로 모든 역사》 등을 번역했다.

목차

• 서문 7
  
  1. 길이를 재는 미터
  머서가 112번지 27 | 나일강에서 티베르까지 30
  일어나라, 젊은이들이여!(프랑스 혁명) 36 | 끝을 향한 시작 43
  새로운 상대성 이론 49 | 지구에서 달로 57 | 우주 상수로서의 c 60
  
  2. 시간을 재는 초
  광기의 순간 67 | 철학자의 동의를 얻는 것이 더 쉬울까? 70
  시간이 진자처럼 흔들리다 75 | 음악과 원자 80
  모든 사람들을 위해, 그리고 모든 개인을 위해 85
  녹아내린 시간 88 | 상대론적 현재 91 | 시공간의 그림자 95
  일상생활 속의 상대성 이론 99
  
  3. 질량을 재는 킬로그램
  편지들 105 | 달란트와 카르보 씨앗 113 | 우리 신혼여행에 누가 올까? 118
  셋, 열둘, 아무도 없다? 122 | 흑체가 내는 빛 125
  노벨 수상자들도 실수한다 128 | 정체성의 위기 132
  사과와 화성 134 | 수정구와 연기 신호 136 | 고양이뿐만이 아니었다 137
  10월 21일 141 | 양자와 저울 143 | 작은 종이 쪼가리 145
  
  4. 온도를 재는 켈빈
  당신의 건강을 위하여! 151 | 감각에서 측정으로 154 | 평형의 문제 159
  끓는 물과 녹는 얼음 161 | 얼음처럼 차가운 페로니 여섯 캔 164
  맥주 분자 167 | 형제들 169 | 도달할 수 없는 목표 172
  태양보다 더 뜨겁다 175
  
  5. 전류를 재는 암페어
  긁어내기, 그리고 ... 볼타 183 | 사라진 글자 184 | 에펠탑 187
  과학적 방랑자 190 | 전선, 나침반, 그리고 전류 192
  전기와 지속적인 발전 198 | 나머지 10퍼센트 204
  
  6. 물질의 양을 재는 몰
  오렌지 껍질 211 | 모플렌! 215 | 나쁜, 그리고 정당하지 않은 평가 218
  사후의 명성 223 | 백만장자가 되고 싶은가? 226
  다른 길을 보지 않는 사람들 230
  
  7. 밝기를 재는 칸델라
  아홉 번째 날의 초상화 239 | 설탕과 산소 241 | 푸른 물과 맑은 물 243
  인간의 측정을 위해 248 | 최대의 만족 253
  
  에필로그: 측정을 위한 측정 255
  감사의 말 263
  더 읽어 보기 267

책 속으로

1791년 3월 30일 개최된 국민회의에서 1미터를 파리를 지나는 자오선을 따라 적도에서 북극까지 거리의 1,000만분의 1로 정의했다. 따라서 1미터의 길이를 정하기 위해서는 적도에서 북극까지 의 거리를 실제로 측정해야 했다. 장 밥티스트 델랑브르와 피에르 메체인이 이 거리를 측정하는 임무를 맡았다. 그들은 적도에서 북극까지 거리의 10분의 1에 해당하는 프랑스의 덩케르크에서 스페인의 바르셀로나까지의 거리를 측정하기로 했다.
_ 〈1. 길이를 재는 미터〉 40쪽

길이 측정의 경우와 마찬가지로 시간 측정에서도 수메르나 바빌로니아와 함께 이집트가 선구적인 역할을 했다. 수메르로부터 우리는 시간을 계산하는 데 사용하는 60진법을 물려받았다. 1분은 60초이고, 1시간은 60분인 것은 이 때문이다. 오벨리스크 그림자의 길이 변화와 움직임은 낮 동안의 시간의 흐름과 계절의 변화를 잘 보여준다. _ 〈2. 시간을 재는 초〉 72쪽

길이와 시간의 경우와 마찬가지로 인류는 문명을 시작하면서부터 무게를 측정하기 시작했다. 좀 더 정확하게 말하면 국제단위계에 나타나 있는 물리량은 무게가 아니라 질량이라고 해야 한다. 일상 대화에서는 ‘무게’와 ‘질량’을 혼동하여 사용하고 있다. 우리가 지구 표면에서만 살아가고 있기 때문이다. 지구 표면에 있는 물체에는 지구가 끌어당기는 중력이 항상 작용하고 있기 때문에 우리는 저울을 이용하여 쉽게 무게를 측정할 수 있다. _ 〈3. 질량을 재는 킬로그램〉 114쪽

처음으로 기준을 이용하여 눈금을 새긴 온도계를 만든 사람은 갈릴레이의 가까운 친구였던 베네치아의 지오바니 프란세스코 사그레도Giovanni Francesco Sagredo였다. 사그레도는 여러 개의 공기 온도계를 만들었는데, 그는 이 온도계들이 같은 온도 값을 나타낸다고 주장하고 이를 이용하여 정량적 측정 결과를 내놓았다. 이 온도계로 측정한 가장 더운 여름 날의 온도는 360도였고, 눈의 온도는 100도였으며, 소금이 섞인 눈의 온도는 0도였다. _ 〈4. 온도를 재는 켈빈〉 157쪽

볼트의 기원을 알고 있는지의 여부와는 관계없이 우리가 일상생활에서 전기에 대해 이야기할 때 전압의 단위인 볼트는 전력량의 단위인 킬로와트시와 함께 가장 자주 사용하는 측정 단위이다. 우리는 안전과 관련해서 이야기할 때 볼트라는 단위를 주로 사용하고, 킬로와트시라는 단위는 경제적인 면을 이야기할 때 주로 사용한다. 즉 킬로와트시는 전기요금 고지서에 한 달 동안 사용한 전기량을 나타내는 단위이고, 볼트는 일반적인 대화에서 킬로그램, 미터, 그리고 초만큼 자주 사용되는 단위이다. 그러나 킬로그램, 미터, 초는 국제단위계의 기본적인 측정 단위에 속해 있지만, 전압의 단위인 볼트는 그렇지 않다. _ 〈5. 전류를 재는 암페어〉 187쪽

미시적인 입자(원자나 분자)의 수를 셀 때는 물질의 양을 나타내는 물리량을 사용한다. 물질의 양은 국제단위계의 바탕이 되는 일곱 가지 기본적인 물리 상수 중 하나이다. 화학에서 중요하게 다루는 물질의 양은 물질 안에 포함되어 있는 원자나 분자의 수를 나타낸다. 예를 들면 1리터의 물 안에 포함되어 있는 물 분자의 수를 나타낸다. 이 물리량의 측정 단위는 몰이고, 몰이라는 단위는 아보가드로와 밀접한 관계가 있다. _ 〈6. 물질의 양을 재는 몰〉 228-229쪽

미터원기나 킬로그램원기의 경우와 마찬가지로 칸델라의 기준이 된 백금은 인공적인 것이었고, 온도가 매우 높아 실험을 하려면 특수한 시설이 필요하다는 문제점이 있었다. 더 정밀한 광원과 밝기 측정 장치가 가능하게 되자 밝기의 단위도 인공물로부터 해방시킨 새로운 기준을 적용하기로 했다. _ 〈7. 밝기를 재는 칸델라〉 251쪽

출판사 서평

최초의 측정은 사람의 신체 일부를 이용하여 이루어졌다!

문명의 여명기에 했던 최초의 측정들은 사람들 모두가 쉽게 접할 수 있고 누구나 사용할 수 있었던 사람의 신체 일부를 이용하여 이루어졌다. 우리의 팔, 다리, 손가락, 발가락은 누구나 손쉽게 사용할 수 있는 측정 도구였다. 사람에 따라 크기가 조금씩 다르기는 했지만, 초기의 측정 도구로 이보다 더 좋은 것은 없었을 것이다. 다섯 뼘은 누구에게나 대략 1야드 또는 1미터의 길이에 해당한다. 신체 일부의 길이를 단위로 사용한 예는 세계 모든 곳에서 발견할 수 있다.

일곱 가지 단위를 사용하여
전체 우주를 측정하고 이해할 수 있는 방법을 보여주다!

이 책의 저자인 유명한 물리학자인 피에로 마틴은 우리의 과학적 지식이 일곱 가지 측정 단위를 중심으로 어떻게 발전하였는지를 탐구하고 있다. 길이를 재는 미터, 시간을 재는 초, 질량을 재는 킬로그램, 온도를 재는 켈빈, 전류를 재는 암페어, 물질의 양을 재는 몰, 그리고 밝기를 재는 칸텔라가 그것이다. 마르틴은 이러한 단위의 역사와 발전 과정을 검토하고, 이들이 과학의 중요한 측면에 어떻게 기여하는지를 설명하며, 고전 물리학에서 양자 역학, 상대성 이론에서 화학, 우주학에서 소위 입자 물리학, 의학에서 현대 기술에 이르기까지 다양한 분야에서 어떻게 작용하고 있는지 보여준다.

측정은 우리 생활의 모든 면과 연관되어 있다!

측정은 우리 생활의 모든 면과 밀접하게 연관되어 있다. 우리는 측정의 중요성을 제대로 인식하지 못하고 살아가지만, 측정이 제대로 이루어지지 않거나 가능하지 않게 된다면 측정이 얼마나 중요한지 깨닫게 될 것이다. 현대 사회, 과학, 그리고 기술은 측정이 없으면 존재할 수 없다. 시간, 길이, 속력, 방향, 무게, 부피, 온도, 압력, 힘, 에너지, 빛의 밝기, 일률과 같은 것들은 일상적으로 정밀한 측정이 이루어지고 있는 대표적인 물리량이다. 현대의 모든 측정은 누구나 측정 가능한 현상이나 표준과 관련된 물리량을 바탕으로 정의된 국제 단위계를 이용하여 이루어지고 있다.

기본정보

ISBN	9791159716140
발행(출시)일자	2024년 09월 15일
쪽수	272쪽
크기	149 * 210 * 20 mm / 574 g
총권수	1권

Klover 리뷰 (1)

[nh***]

알아두면 좋을듯한 과학상식이 재미있네요