세 가지 법칙 춤

삼백 년 전, 아이작 뉴턴이라는 호기심 많은 사람이 세상을 바라보았어요. 떨어지는 사과, 굴러가는 수레, 빙글빙글 도는 행성들을 보면서 놀라운 사실을 알아차렸지요. 움직이는 모든 것은 딱 세 가지 간단한 규칙을 따른다는 거예요. 세 가지! 그게 전부예요. 이 세 가지를 배우면 우주에 있는 거의 모든 것이 어떻게 움직일지 예측할 수 있어요. 그럼 하나씩 만나 볼까요.

여기 첫 번째 법칙이 있어요. 정말 아름답게 게으른 법칙이지요. 물체들은 이미 하고 있던 일을 계속하고 싶어 해요. 가만히 있는 것은 계속 가만히 있고 싶어 해요. 움직이는 것은 누군가 밀거나 당겨서 멈추게 하지 않는 한, 영원히 곧은길로 계속 움직이고 싶어 하지요. 우리는 이런 고집을 관성이라고 불러요. 물체들은 습관의 동물이에요.

자동차가 갑자기 세게 브레이크를 밟을 때마다 여러분은 관성을 느껴요. 몸이 계속 앞으로 쏠리잖아요. 여러분의 몸은 멈추라는 소식을 못 들은 거예요! 그건 마법이 아니에요. 그저 여러분이 첫 번째 법칙을 충실히 따르며, 조금 전처럼 그대로 움직이려 하는 것뿐이지요.

하지만 물체들은 공짜로 움직임을 바꾸지 않아요. 무언가의 속도를 빠르게 하거나, 느리게 하거나, 방향을 바꾸려면 밀거나 당겨야 해요. 그 밀거나 당기는 것을 힘이라고 불러요. 힘이 없으면 변화도 없어요. 첫 번째 법칙은 사실 조용한 약속이에요. 나를 내버려 두면, 나는 절대 변하지 않을 거야.

이제 두 번째 법칙이에요. 이 법칙은 당연히 떠오르는 다음 질문에 답해 주지요. 무언가를 밀면, 얼마나 움직일까요? 두 가지가 중요해요. 얼마나 세게 미는지, 그리고 그 물체가 얼마나 무거운지요. 더 세게 밀면 더 빨리 속도가 붙어요. 하지만 무거운 물체는 굼떠요. 똑같이 밀어도 거의 움직이지 않지요.

두 번째 법칙을 한 문장으로 말하면 이래요. 더 큰 힘으로 밀면 더 많이 빨라지고, 질량이 클수록 덜 빨라진다. 그래서 테니스공은 마당 건너편까지 던질 수 있지만, 볼링공은 겨우 굴릴 수 있는 거예요. 같은 팔인데 결과는 아주 다르지요. 볼링공이 훨씬 더 무겁기 때문이에요.

그리고 세 번째 법칙이에요. 가장 놀라운 법칙이지요. 모든 밀기에는 꼭 맞는 되밀기가 따라와요. 여러분이 무언가를 밀면, 그것도 여러분을 똑같이 세게, 반대 방향으로 밀어요. 힘은 언제나 춤 짝처럼 한 쌍으로 나타나요. 한쪽만 미는 일은 없답니다.

이것이 로켓의 비밀이에요. 로켓은 엄청난 힘으로 뜨거운 기체를 아래로 내뿜어요. 그러면 그 기체는 충실한 춤 짝답게 로켓을 똑같이 세게 위로 밀어 올리지요. 로켓은 땅이나 공기를 밀고 올라가는 것이 아니에요. 자기 배기가스를 미는 거예요. 그래서 텅 빈 우주로 올라갈 수 있답니다.

자, 이것이 움직이는 온 세상을 움직이는 세 가지 법칙이에요. 하나, 물체는 하던 일을 계속한다. 둘, 힘은 움직임을 바꾸고, 무거운 물체일수록 더 버틴다. 셋, 모든 밀기는 되밀기로 돌아온다. 걷기, 헤엄치기, 던지기, 날기까지, 이 모든 것은 세 가지 규칙이 손을 맞잡고 있는 것이랍니다.

그리고 다음번에 사과가 가지에서 떨어질 때, 여러분은 그 안에 숨은 이야기를 모두 알게 될 거예요. 지구가 사과를 아래로 끌어당기고, 사과도 늘 예의 바른 짝답게 지구를 위로 끌어당겨요. 아주아주 조금요. 작은 세 가지 법칙. 거대하고 아름답게 질서 있는 하나의 우주.
