부력

수영장에서 비치볼을 물속으로 억지로 집어넣을 때 부드러우면서도 끈질기게 밀어내는 힘을 느껴본 적 있니? 아니면 물 위에 편안히 누워 구름을 바라볼 때 몸이 놀랍도록 가벼워지는 느낌은? 그게 바로 나야. 나는 욕조의 고무 오리가 둥둥 뜨게 하고, 거대한 강철 선박이 가라앉지 않고 바다를 건너게 하는 비밀스러운 힘이란다. 수천 년 동안 사람들은 내 힘을 느꼈지만, 나를 부를 이름이 없었어. 그들은 강을 따라 떠내려가는 통나무를 보며 어떻게 저렇게 무거운 것이 단단한 침대 위에 놓인 것처럼 물 위에 쉴 수 있는지 궁금해했지. 그들은 간단한 뗏목과 배를 만들며, 내 규칙을 완전히 이해하지 못한 채로 나와 함께 일하는 법을 시행착오를 통해 배웠어. 나는 조용하고 도움이 되는 미스터리였고, 물과 관련된 그들의 삶에 늘 함께하는 파트너였지. 너희가 중력이라는 이름을 알기 전에도 그 끌어당김을 느꼈던 것처럼, 너희는 항상 내가 밀어 올리는 힘을 느껴왔어. 코르크 마개가 다시 수면 위로 튀어 오르는 것도, 얼음산 같은 빙산이 바다를 떠다닐 수 있는 것도 다 나 때문이야. 나는 물, 심지어 공기까지도 베풀 수 있는 위로 향하는 포옹이란다. 내 이름은 부력이고, 내 이야기는 유명한 목욕탕과 거대한 배, 그리고 하늘로의 여행에 관한 것이야.

인류 역사에서 내가 화려하게 데뷔한 것은 기원전 3세기, 시칠리아 섬의 시라쿠사라는 도시에 살았던 아주 똑똑한 아르키메데스라는 사람 덕분이었어. 이야기인즉슨, 히에론 2세 왕에게 문제가 생겼지. 그는 금세공인에게 금덩이를 주어 새로운 왕관을 만들게 했는데, 교활한 세공인이 값싼 은을 섞었다고 의심했어. 왕은 아르키메데스에게 왕관을 손상시키지 않고 순금인지 알아내 달라고 부탁했지. 아르키메데스는 며칠 동안 이 문제를 고민했어. 그러던 기원전 250년경 어느 날 오후, 그가 공중목욕탕에 몸을 담그자 수위가 올라가며 물이 넘쳐흐르는 것을 보았어. 그 순간, 그는 모든 것을 이해했지. 그는 넘쳐흐른 물의 양이 자기 몸이 차지하는 공간의 크기와 관련이 있다는 것을 깨달았어. 그리고 내가 그가 밀어낸 물의 무게와 같은 힘으로 자신을 밀어 올리고 있다는 것도 알아차렸지. 그는 너무 흥분한 나머지 목욕탕에서 뛰쳐나와 '유레카!'라고 외치며 거리를 뛰어다녔다고 해. '유레카'는 '내가 찾아냈다!'라는 뜻이야. 이것이 바로 아르키메데스의 원리로 알려지게 되었고, 내가 어떻게 작용하는지에 대한 규칙을 처음으로 글로 기록한 순간이었어. 그는 이 아이디어를 이용해 왕의 문제를 해결했지. 왕관이 밀어낸 물의 양과 같은 무게의 순금 덩어리가 밀어낸 물의 양을 비교함으로써, 그는 금세공인이 속였다는 것을 증명했어. 이 발견은 단지 부정직한 일꾼을 잡아내는 것 이상의 의미가 있었어. 세상을 바꿨거든. 조선 기술자들은 이제 내 원리를 이용해 더 크고, 더 안전하며, 더 효율적인 배를 설계할 수 있게 되었어. 그들은 배의 선체가 많은 양의 물을 밀어내기 때문에 배가 뜬다는 것을 이해했고, 밀어낸 물의 무게가 배의 무게보다 더 나가는 한 내가 배를 떠받칠 수 있다는 것을 알았지. 고대 그리스의 강력한 삼단노선부터 15세기와 16세기에 전 세계를 항해한 탐험가들의 카라벨선에 이르기까지, 나를 이해하는 것은 바다를 정복하는 핵심이었어.

하지만 나는 물속에서만 일하는 게 아니야. 나는 어떤 유체에서도 작용하고, 그건 너희 주변의 공기도 포함된단다. 사람들이 이 사실을 깨닫는 데는 시간이 좀 더 걸렸어. 18세기에 프랑스의 두 형제, 조제프미셸 몽골피에와 자크에티엔 몽골피에는 불에서 나오는 연기가 위로 올라가는 것을 보았어. 그들은 만약 그 뜨거운 공기를 크고 가벼운 주머니에 가둘 수 있다면, 내가 그것을 들어 올릴 수 있을 거라고 생각했지. 1783년 6월 4일, 그들은 열기구의 첫 공개 시연을 열었어. 풍선 안의 공기는 가열되자 바깥의 차가운 공기보다 더 가볍고 밀도가 낮아졌지. 나는 그 밀도가 낮은 공기를 보고 강력한 상승력으로 밀어 올려 풍선 전체를 하늘로 띄워 올렸어. 갑자기 인류는 날 수 있게 된 거야. 내 일은 단지 물건을 들어 올리는 것만이 아니야. 유체 내에서 움직임을 제어하는 것이기도 하지. 잠수함을 생각해 봐. 잠수함은 나와 함께 일하는 데 통달했어. 잠수하기 위해 잠수함은 밸러스트 탱크라는 특수 용기에 물을 채워 주변 물보다 더 무겁고 밀도가 높게 만들어 가라앉아. 다시 떠오르려면 압축 공기로 물을 밀어내고 다시 가벼워져서 내가 수면으로 밀어 올릴 수 있게 만들지. 물고기들은 부레라는 내부 기관으로 이것을 자연스럽게 해낸단다. 오늘날 나는 어디에나 있어. 보트에서 너를 안전하게 지켜주는 구명조끼에도, 대기 상층부에서 정보를 수집하는 기상 관측 기구에도, 그리고 광활한 바다를 건너 물품을 운반하며 우리 세계를 연결하는 화물선에도 내가 있지. 나는 물리학의 근본적인 힘이자, 탐험과 공학의 조용한 동반자야. 다음에 호수 위를 미끄러지듯 나아가는 배를 보거나 수영장에서 몸이 놀랍도록 가벼워지는 것을 느낄 때, 나를 기억해 줘. 나는 부력이고, 나는 너를 들어 올리고, 세계의 바다와 하늘을 열어주며, 때로는 가장 위대한 발견이 간단한 물장구에서 시작된다는 것을 상기시켜주기 위해 여기에 있단다.