코스터의 옷 갈아입기

롤러코스터에는 비명을 지르는 승객들에게 절대 말하지 않는 비밀이 하나 있어요. 바로 엔진이 없다는 거예요. 역을 떠난 뒤에는 아무것도 밀어 주지 않아요. 그런데 어떻게 그렇게 선로를 씽씽 달릴 수 있을까요? 답은 살짝 영리한 교환에 있어요. 에너지가 놀이기구 내내 조용히, 몇 번이고 옷을 바꿔 입는 거지요.

모든 것은 느리고 덜컹거리는 오르막에서 시작돼요. 체인이 차를 붙잡고 첫 번째 큰 언덕 위로 끌어올리지요. 이 오르막은 진짜 일을 하고 있고, 바깥의 에너지가 놀이기구에 더해지는 유일한 때예요. 태엽 장난감을 감아 주는 것처럼 생각해 보세요. 차 안에 위치 에너지, 곧 저장되어 기다리는 에너지를 채워 넣는 거예요.

이렇게 저장된 에너지에는 이름이 있어요. 위치 에너지예요. 높은 곳에 있을 때의 에너지이지요. 차가 더 높고 더 무거울수록 그 에너지는 더 많아져요. 언덕 맨 꼭대기에서 차는 그것을 아주 많이 가지고 있어요. 가득 찬 돼지 저금통처럼, 쓸 준비가 되어 있지요. 그리고 이제 그 동전 하나하나를 쓰려 해요.

그러고 나서, 내리막이에요. 차가 언덕 아래로 곤두박질치고, 바로 여기서 마법 같은 순간이 일어나요. 저장되어 있던 "높은 곳" 에너지가 움직임의 에너지로 바뀌는 거예요. 그 움직이는 에너지에도 이름이 있어요. 운동 에너지예요. 아무것도 사라지지 않았어요. 위치 에너지가 없어져 버린 것이 아니라, 그저 옷을 바꿔 입은 거예요. "높고 가만히 있음"에서 "빠르고 낮게 달림"으로요.

차는 맨 아래에서 가장 빨라요. 그곳에는 높이로 에너지를 저장할 언덕이 거의 남아 있지 않거든요. 차는 "높은 곳" 동전을 모두 순수한 속도에 써 버린 거예요. 지금까지의 규칙은 간단해요. 올라가면 에너지를 저장하고, 내려오면 그것을 속도로 써요. 오르내리며 저장하고 쓰는 거예요.

이제 다음 언덕을 보세요. 빠르던 차가 그 언덕을 향해 달려 올라가요. 그리고 올라가면서 느려지지요. 운동 에너지가 다시 위치 에너지로 바뀌면서, 차가 올라갈수록 돼지 저금통을 다시 채우는 거예요. 이것이 롤러코스터의 모든 비밀이에요. 같은 에너지가 이리저리 출렁이며 움직임은 높이로, 높이는 움직임으로 바뀌고, 언덕에서 언덕으로 이어지는 거지요.

하지만 첫 번째 언덕 뒤의 언덕들이 왜 하나같이 앞의 언덕보다 낮은지에는 이유가 있어요. 에너지가 조금씩 새어 나가거든요. 덜컹거리는 바퀴 소리로, 서로 문지르는 부품의 따뜻함으로, 뒤에서 밀어내는 바람으로요. 이 새어 나가는 것에는 이름이 있어요. 마찰이에요. 에너지가 파괴된 것은 아니에요. 그저 열과 소리로 바뀐 거예요. 차가 속도로 다시 쓸 수 없는 옷으로 말이에요.

그래서 에너지는 갑자기 나타나지도 않고 사라지지도 않아요. 오직 변신할 뿐이에요. 오르막의 에너지가 속도의 에너지로, 다시 열과 소리로 바뀌지요. 이것은 모든 과학에서 가장 큰 규칙 중 하나예요. 에너지는 결코 잃어버려지지 않고, 한 형태에서 다른 형태로 바뀔 뿐이에요. 롤러코스터는 사실 그 규칙에 밝은 색을 칠하고 선로를 달아 놓은 것이랍니다.

마침내 차는 느리고 조용하게 역으로 굴러 돌아와요. 돼지 저금통은 거의 비어 있지요. 처음의 큰 오르막에서 얻은 에너지는 모두 쓰였어요. 속도로, 비명 소리로, 레일에 남은 작은 따뜻함으로요. 그럼 내일은요? 체인이 돼지 저금통을 다시 가득 채워 줄 거예요.
