과학의 역사는 측정의 역사다!
천문학, 지질학, 의학, 기상학, 물리학, 컴퓨터, 공학, 음악, 사진…
지구상의 모든 것을 측정하기 위한 아름답고 정교한 백과사전
◎ 도서 소개
과학의 역사는 측정의 역사다!
천문학, 지질학, 의학, 기상학, 물리학, 컴퓨터, 공학, 음악, 사진…
지구상의 모든 것을 측정하기 위한 아름답고 정교한 백과사전
측정은 인류의 가장 정교하고 오래된 언어로, 문명이 시작되기 전부터 존재했다. 한 집단이 생존하기 위해 집단 내의 구성원이 아무도 굶지 않도록 식량의 ‘더 많다’ ‘더 적다’ ‘충분하다’라는 개념을 반드시 익혀야 했고, 시간의 정확한 인지를 통해 해가 지기 전에 집으로 돌아가는 등 측정은 인간에게 아주 기본적이고 필수적인 활동이었다.
측정은 의식적으로든 본능적으로든 인간의 모든 활동에 관여한다. 적절한 색상을 선택하거나 원근법을 이용해 그림을 그리거나, 집을 얼마에 내놓을지 결정하거나, 시를 쓸 때 몇 글자짜리 단어를 사용할지를 생각하는 일 모두가 측정에 속한다. 또한 ‘과학’이 새롭고 다양한 것을 계속 탐구하고 발명해내면서, 개념적 필요성과 편의로 인해 ‘측정 시스템’은 새로운 단위를 지속해서 업데이트하게 되었다. 과학의 역사는 측정의 역사와 밀접한 관련이 있다. 과학과 측정이 서로를 진보시키기 때문이다.
이 책은 측정이 다소 ‘유동적’인 개념이었던 인류 초기부터, 측정 시스템을 ‘표준화’하며 확립해나가는 현재에 이르기까지 다양하게 사용되어온 측정 용어를 분야별로 알기 쉽게 설명한 안내서다. 기록으로 남겨진 단위 중에서도 측정이 과학에서 제일 처음 적용된 영역인 ‘천문’의 측정 단위에서부터, 모든 측정에서의 기준이 되는 ‘거리(길이)’의 단위, ‘일상생활’과 밀접한 연관이 있는 단위(음식, 액체, 종이와 출판, 직물과 옷감, 음악, 사진), ‘지구과학’에서 파생되는 지질학, 기상학, 광물과 금속, ‘생명과학’에서 파생되는 의학과 생명체, ‘자연과학’에서의 전기, 화학, 온도, 핵물리학과 원자물리학까지 다양한 분야를 전방위적으로 다루고 있다.
이 방대한 분야를 다룬 측정 용어에 대한 정의는 교과서와 학술 자료가 정의한 내용에 더하여, 실제의 사례를 들어 설명한 저자의 노력이 빚어져 더욱 귀한 참고 자료가 되었다. 저자는 옥스퍼드대학교 트리니티칼리지에서 금속학과 재료과학을 공부한 영국 재료과학원(the Institute of Materials, Minerals and Mining)의 회원으로, 측정 용어 및 개념어를 좀 더 자세히 이해할 수 있도록 풍부한 배경 지식을 곁들여 방주를 통해 그림, 표, 부가 설명 등으로 자세히 설명했다. 그는 과학과 기술을 전문 분야로 활동하는 과학 저널의 편집자이자 평론가로, 과학 분야의 개념을 쉽게 설명하는 장점을 살려 『모든 것의 측정: 측정 과학에 대한 그림 안내서』『해부학: 예술가와 학생을 위한 인체에 대한 완벽한 안내서』를 저술한 바 있다.
『측정의 과학』은 출간 당시 현지에서 “당신이 찾고 있는 분야의 측정 용어가 정확히 어떤 개념인지 모를 때 잘 정리된 색인의 도움을 받을 수 있을 것이다.” “교과서 개념의 접근과는 차별화된 실제의 사례에 기반한 용어 설명이 개념을 이해하는 데 확실한 도움이 된다.”라는 평을 받았다. 다양한 분야의 측정 용어를 일별하여 살피고 싶다면 이 책이 최고의 지침서가 되어줄 것이다.
◎ 출판사 서평
우리가 반드시 알아야 할 측정의 역사
“측정 시스템을 아는 만큼, 우리가 사는 세계를 더 잘 이해할 것이다”
역사상 가장 오래된 측정 단위는 BCE 3000년경에 등장한 이집트의 큐빗(cubit)이다. 큐빗은 팔뚝의 길이에 파라오의 손바닥 폭을 합친 길이로 선포된 단위였다. 큐빗은 지금도 쓰이는 개념이지만 팔뚝의 길이가 사람마다 조금씩 다른 데다 파라오를 직접 본 적이 없어 파라오의 손바닥 폭이 정확히 얼마인지 알 수 없기에 다소 ‘유동적’이었다. 1큐빗은 고대 이집트에서는 52.35cm, 고대 로마에서는 44.45cm, 고대 페르시아에서는 50cm로 규정하는 등 지역과 시대마다 조금씩 측정값이 달랐다.
인류 초기의 측정은 신체를 기준으로 했는데, 대표적으로 야드(yard, 가슴 한가운데부터 손가락 끝까지의 길이 91.44cm), 피트(feet, 발 길이 30.48cm), 인치(inch, 성인 엄지손가락 너비 2.54cm), 촌(寸, 가운뎃손가락의 첫째 마디와 둘째 마디 사이의 길이 3.03cm), 척(尺, 엄지손가락과 가운뎃손가락을 뻗은 길이 30.3cm), 발(把, 양팔을 활짝 벌린 길이 약 165cm)등이 있다. 집단이 점점 커지고 언어가 정교해지면서, 신체를 통한 측정으로는 개념과 사물 간의 비교가 충분치 않은 상황이 생겨나기 시작했다. BCE 2500년경에는 큐빗이라는 유동적인 단위가 ‘왕립주 큐빗(royal master cubit)’이라는 단위로 ‘표준화’되면서 거리, 넓이, 부피의 측정이 가능해졌고, 금이나 물 같은 특정 물질의 부피 대 질량 비율도 정확하게 측정할 수 있게 되었다.
이 책은 측정이 유동적이었을 당시의 단위인 ‘큐빗’, ‘스타디움’(고대 로마와 고대 그리스의 길이 단위), ‘로마마일’(고대 로마의 길이 단위로 현대의 법정 마일의 유래)에서부터 표준화된 단위인 ‘임페리얼 단위 체계’와 ‘SI단위 체계’까지를 다루고 있으며, 측정 단위의 어원과 시대, 나라마다 각기 달랐던 측정 용어에 대한 해석도 곁들여 풍성하게 전달한다.
또한, 이 책의 강점은 단순히 측정 용어의 과학적 개념을 설명하는 데서 그치는 것이 아니라, 측정이 ‘유동적’이었던 당시의 사회적 배경을 설명하며 해당 개념이 자리 잡기까지의 역사도 함께 소개하는 데 있다. 예를 들면 ‘땅의 넓이’를 재는 측정 용어를 설명하며 ‘하이드(hide)’라는 용어가 당시 영국에서 한 가족이 생계를 유지할 수 있는 정도의 땅 넓이(60에이커~120에이커)라고 약간은 모호하게 통용되었던 점을 서술하며, 시간이 지나며 이 개념이 세금 부과를 위한 기준 단위로 사용됐던 역사, 8하이드와 300하이드를 소유하고 있으면 각각 얼마의 세금을 내야 했는지도 상세하게 일러주는 식이다.
인류의 문명을 발전시킨 과학의 시작
“정확한 측정이 이뤄지면서 과학이 가능해졌다”
18세기 말, 프랑스는 자유, 평등, 박애를 부르짖는 시민 혁명이 한창이었다. 혁명을 이끌어낸 계몽사상가들은 ‘모든 시대에 모든 사람을 아우르는 척도의 필요성’을 인식했다. 프랑스혁명을 시작으로 대대적인 측정 단위의 개편이 시작됐고, 미터법(metric measures) 체계가 도입되었다. 모든 사람이 미터 단위를 똑같이, 그리고 정확하게 쓰게 하려고 유럽 전역과 나아가 전 ‘세계에 백금-이리듐 미터원기’ 또한 보급했다.
‘정확한 측정’이 이뤄지면서 공예, 건축, 무역, 교통 등 인간 생활의 많은 부분에 혁명적인 변화가 일어났는데, 그중 가장 중요한 변화는 ‘과학’이 가능해졌다는 것이다. 20세기에 들어 과학과 측정은 떼려야 뗄 수 없는 관계가 되었으며, 과학의 지속적인 발전으로 새롭게 측정해야 할 것들이 끊임없이 생겨났다. 1960년대가 되자 몇 년마다 SI단위(Syst?me International d’unit?s) 및 단위의 사용을 논의하는 국제도량형총회에서는 미터, 킬로그램, 켈빈, 초, 암페어, 칸델라, 몰의 7개 기본 단위에 대한 정의를 새롭게 내려 이 기본단위들로부터 다른 모든 단위를 파생하여 정의하도록 결정했다. 단위 간 비율의 일관성을 유지하기 위해 SI단위의 ‘일관성’을 확보하기 위한 노력도 강도 높게 이뤄졌으며, 수십억 톤이라는 많은 양의 무게를 표현할 때도 새로운 단어를 만들어내지 않고도 SI 접두어 표에 등재된 기가톤(gigaton)이라는 단위를 사용할 수 있도록 정비했다.
이렇게 측정은 물리학의 ‘옴’과 ‘암페어’, 화학의 ‘몰’과 ‘동위원소’의 단위와 같이 과학의 기초가 되기도 하고, ‘십진법’은 모든 종류의 계산과 수학적 사고를 가능하게 만드는 체계가 되기도 하며, ‘SI단위’는 세계를 측정하는 표준 도구가 되기도 한다.
이 책은 각각의 분야에서 가장 보편적으로 많이 활용하고 있는 측정 용어와 단위를 설명하며, 부록을 통해 국제도량형총회가 규정한 SI단위(기본 단위에서부터 보조단위, 유도단위, 접두어)와 보편화된 측정 기호와 약자를 살필 수 있도록 다루고 있다.
인류 초기의 측정 단위에서부터 현재의 보편화된 측정 도구까지
한 권에 담은 ‘측정’에 관한 최고의 가이드
20세기 말에 들어서는 기존의 SI 접두어가 충분하지 않다는 것을 알게 되었고, 특히 1970년대와 1980년대의 국제도량형총회에는 새로운 접두어를 계속 승인해야 했다. 천문학자들은 우주에 대해 더 많은 것들을 알게 되면서 그때까지 측정하던 것보다 훨씬 더 큰 것들을 측정해야 할 필요가 있었고, 다른 한편에서 물리학자들은 원자의 크기보다 더 작은 것들을 세밀하게 측정해야 하는데 기존의 측정 단위로는 더 이상 정확한 계측이 어려웠기 때문이었다.
이 책은 과학과 측정의 상관관계를 읽을 수 있는 좋은 참고점이 되어준다. 현지에서도 “당신이 찾고 있는 분야의 측정 용어가 정확히 어떤 개념인지 모를 때 잘 정리된 색인의 도움을 받을 수 있을 것이다.”라고 평가했듯이, 각 용어 간의 분야를 비교하며 읽을 수 있다는 점이 강점이다. 본문의 용어 설명부에서 언급하는 측정 관련 용어들은 모두 회색의 굵은 글자로 표기되어 있고, 이 용어 및 개념어는 책의 말미에 있는 색인을 통해 다른 범주의 학문에서는 어떤 뜻으로 쓰이는지 비교할 수 있도록 구성했다. 역으로 각 용어에서 함께 보면 좋을 관련 있는 측정 용어를 모아서 수록해두어서 색인만 참고하더라도 해당 분야의 측정 개념과 해당 과학 지식을 폭넓게 이해할 수 있다는 점 또한 매력적이다.
예를 들어, ‘계급/등급(scale)’이 측정 용어로써 각각의 분야에서 어떻게 다뤄지는지 색인에서 찾아보면, 해당 쪽수와 함께 다음과 같은 결과를 볼 수 있다. “태양 플레어 강도 등급(solar flare intensity scale), 토리노 충돌척도(Torino impact scale), 버니어 눈금(vernier scale), 릭터 규모(Richter scale), 메르칼리 진도(Mercalli scale), 모멘트 규모(moment magnitude scale), 주보프 스케일(Zhubov scale), 글래스고 혼수 척도(Glasgow coma scale, GCS), 보퍼트풍력계급(Beaufort wind force scale), 열대 사이클론 강도 등급 (tropical cyclone intensity scale), 후지타 토네이도 등급(Fujita tornado scale), 가뭄심도지수(drought severity scale), 사피어?심프슨 열대저기압 등급 (Saffir?Simpson hurricane scale), 하운스필드 등급(Hounsfield scale), 모스경도 등급(mohs hardness scale), 클라크 등급(Clark scale), 음계(musical scale)” 이는 천문학, 지질학, 의학, 기상학, 핵물리학, 공학, 액체, 음악의 다양한 학문에서의 ‘계급/등급(scale)’이라는 개념을 어떻게 사용했는지 비교하며 읽을 수 있는 재미있는 자료가 된다.
또 색인을 이용해 ‘마일(mile)’을 찾아보면, 마일(mile)과 함께 하위의 개념인 “메트릭마일(metric mile), 해상마일, 해리(nautical mile), 로마마일(Roman mile)”도 연관하여 다루고 있다. 법정 마일과 다른 운동 경기에서 쓰이는 ‘메트릭마일’, 항해와 항공 분야에서만 사용되는 ‘해상마일, 해리’, 마일의 어원인 ‘밀레 파수스’에 대한 의미와 법정 마일이 유래한 ‘로마마일’에 대한 설명까지 마일에 대한 역사적 서술과 함께 각 분야에서 달리 사용되는 마일의 길이까지 풍부한 지식을 더해준다.
색인을 통해 해당 용어를 어떻게 단위로 규정하는지도 알아볼 수 있는데, ‘알코올’을 찾아보면 “알코올(alcohol), 알코올 도수(alcohol by volume, %ABV), 알코올의 유닛(units of alcohol), 퍼센트 프루프(percent proof)”의 결과를 볼 수 있다. ‘알코올 도수’는 미국에서는 ABV가 아닌 AVW를 사용하는데 이는 ABW(alcohol by weight)가 술 전체 부피에서 알코올이 차지하는 무게를 퍼센트로 나타낸 값으로, ABW 값에 1.267을 곱한 것이 ABV 값이라는 지식을 전하며, 특정 지역에서 표준값과 달리 쓰이는 측정 단위에 대해 일러주기도 한다. ‘알코올의 유닛’은 건강과 관련해 술의 알코올 함량을 나타내는 단위로 1유닛은 순수한 알코올 8g 또는 10ml에 해당하며, 알코올 도수가 5%인 맥주 500ml의 유닛 수는 2.5라는 점을 예로 들어 설명한다. ‘퍼센트 프루프’는 술 안에 있는 알코올의 양을 나타내는 것으로, 미국에서 100프루프라고 말하면 술에 알코올이 50% 들어 있다는 뜻이고 영국 프루프 시스템은 57.15%를 기준으로 하고 있어서, 영국의 100프루프 술은 미국의 같은 프루프 술보다 훨씬 더 독하다는 차이도 드러내 밝히고 있다.
이처럼 『측정의 과학』은 과학적 개념 설명에 더하여, 1) 시대와 지역에 따라 달리 사용되고 있는 측정 용어를 설명하고, 2) 학문간 연계하여 해당 개념을 비교해 살펴볼 수 있게 하며 3) 해당 용어의 하위 개념까지 습득할 수 있도록 도움을 주며, 4) 방주를 통해 해당 용어에 대한 부가적인 지식을 표와 그림으로 이해할 수 있도록 입체적으로 구성한, 측정에 관한 최고의 안내서이다.
이 책은 우리가 잘 알고 있는 일상적 영역을 넘어서는 수백 가지의 측정을 흥미로운 방식으로 풀어낸다. 지구와 생명과학, 자연과학, 기술과 레저라는 세 가지 범주에서 천문학, 지질학, 기상학, 광물과 금속, 화학, 수학, 핵물리학과 원자물리학, 공학, 음식, 액체, 종이와 출판, 직물과 옷감에 이르기까지, 지극히 일상적인 것에서부터 일상에서는 생각조차 해본 적이 없는 영역의 측정 방법까지 다룬다.
이 책은 다음과 같은 특징이 있다.
1. 누구나 알고 있지만, 충분히 알지 못하는 주제를 명쾌하고 독특하고 이해하기 쉬운 실제의 사례를 들어 설명한다.
2. 호기심이 많은 사람에게 좋은 읽을거리가 된다. 어떤 페이지를 펼쳐 읽어도 예상치 못했던 정보를 얻을 수 있다.
3. 소금 한 꼬집(8분의 1티스푼)에는 얼마나 많은 소금이 들어 있는지에 관한 사소한 사실부터 약 3.26광년에 해당하는 파섹 같은 과학 측정 단위에 이르기까지 흥미롭고 참신한 내용이 가득하다.
이 책은 아래의 독자에게 훌륭한 참고서가 된다.
1. 고등학교 교육과정에서 다루고 있는 측정 용어를 학술적 자료에 더해 실제의 사례와 배경지식을 활용해 설명하고 있어, 교과과정에서 보다 심화된 과학 지식을 습득하고 싶은 학생이 읽으면 도움이 된다.
2. 상황에 맞는 적확한 측정 단위를 활용하여 설명하고자 할 때, 목차 또는 색인을 활용하여 해당 분야의 측정 용어를 참고할 수 있으므로 소장 자료로서 가치가 있다.
3. 측정 용어 및 개념어의 과학적 지식을 포함해 당시 용어를 활용했던 역사적 배경, 시대와 지역에 따라 달리 이해되었던 측정 단위의 개념을 포괄하여 서술하고 있기에 역사학도, 인류학도에게도 재미있는 읽을거리가 된다.
