여기, 부엌 식탁 위에서도 만들 수 있는 작은 신기한 물건이 있어요. 켰다 껐다 할 수 있는 자석이죠. 전원을 켜면 종이 클립을 착 붙잡고, 전원을 끄면 클립들이 우수수 떨어져요. 이것을 전자석이라고 해요. 그리고 그 뒤에 숨어 있는 비밀은 물리학에서 가장 깜짝 놀랄 만한 비밀 중 하나랍니다.

먼저, 숨어 있는 재료부터 만나 볼까요. 전기는 전선 속에 든 알 수 없는 끈적한 액체가 아니에요. 전자는 아주 작은 알갱이들이고, 이 전자들이 모두 같은 방향으로 행진하는 것이랍니다. 우리는 그 행진을 전류라고 불러요. 복도를 꽉 채운 사람들이 어깨를 맞대고 같은 문을 향해 줄줄이 걸어가는 모습을 떠올려 보세요.

이제 아무도 예상하지 못한 비밀을 알려 줄게요. 전자들이 행진할 때, 조용히 지나가기만 하는 것은 아니에요. 움직이는 전자 하나하나는 전선 둘레에 희미하고 보이지 않는 자기의 고리를 둘러요. 전류가 흐르는 전선 하나도 이미 작은 자석이에요. 느낄 수 없을 만큼 아주 약하지만, 분명히 진짜랍니다.

고리 하나의 힘은 약해요. 그래서 우리는 똑똑한 방법을 써요. 긴 전선을 촘촘한 코일로, 고리 또 고리 또 고리로 감는 거예요. 그러면 고리마다 자기만의 작은 자기 고리를 만들고, 그 고리들이 모두 같은 방향으로 줄을 맞추어 차곡차곡 쌓여요. 마치 아주 작은 목소리 백 개가 모여 하나의 큰 외침이 되는 것처럼요.

코일로 감으면 자기는 두 끝에 모여요. 한쪽 끝은 북극이 되고, 다른 한쪽 끝은 남극이 되죠. 보통 막대자석과 똑같지만, 이것은 전기로 움직이는 자석이에요. 우리는 이런 코일을 솔레노이드라고 불러요. ‘스프링처럼 감은 전선’이라는 뜻의 멋진 말이랍니다.

더 세게 만들고 싶나요? 가운데에 쇠 조각을 쏙 밀어 넣어 보세요. 쇠 속에는 원래 아주 작은 자석들이 가득 들어 있는데, 보통은 제각각 다른 방향을 가리키고 있어요. 코일의 자기가 그것들을 모두 같은 방향을 보게 살짝 밀어 주면, 갑자기 그 힘들이 여러분의 힘에 더해져요. 그 평범한 쇠못이 끌어당기는 힘을 몇 배나 키워 줄 수 있답니다.

그리고 여기, 마법처럼 느껴지는 부분이 있어요. 모든 것은 행진에 달려 있답니다. 전류가 계속 흐르면 자석은 깨어 있어서 종이 클립을 꼭 붙잡아요. 전류를 끊으면 전자들이 멈추고, 고리들이 사라지고, 쇠 속의 작은 자석들이 다시 흩어져요. 그러면 그 전체는 자기가 한때 자석이었다는 사실조차 잊어버린답니다.

이 켰다 껐다 하는 마법은 어디에나 있어요. 고철장의 거대한 전자석은 자동차 한 대를 통째로 들어 올렸다가, 원하는 바로 그곳에 내려놓아요. 초인종, 스피커, 전기 모터, 모든 세탁기 속에서 빙글빙글 도는 심장까지. 모두 전선 코일이 행진하는 전자들로 재주를 부리는 것이랍니다.

그러니까 전자석은 사실 전자들과 맺는 약속 같은 거예요. ‘나를 위해 행진해 주면, 내가 너희에게 자석을 줄게.’ 전자들이 멈추는 순간, 그 약속도 끝나요. 전등 스위치가 달린 자석. 보이지 않는 전자들이 스위치를 한 번 딸깍할 때마다 아주 눈에 보이는 일을 해내는 것이랍니다.