부력

물속에서 놀 때 비밀스러운 힘이 여러분을 밀어주는 것을 느껴본 적 있나요? 목욕통에서 동동 떠다니는 작은 고무 오리나, 수영장에서 가라앉지 않으려는 커다란 비치볼을 생각해 보세요. 아무리 세게 눌러도 다시 뿅 하고 튀어 오르죠. 여러분 자신도 수영할 때면 몸이 더 가볍게 느껴질 거예요. 마치 보이지 않는 손이 여러분을 띄워주는 것처럼 말이에요. 이 신비하고 부드러운 힘은 무엇일까요? 바로 저예요. 저를 부력이라고 불러요. 저는 물이나 공기가 모든 물체를 위로 밀어 올리는 힘이랍니다. 저는 물건들을 들어 올리고 파도 위에서 춤추게 하는 것을 아주 좋아해요.

아주 먼 옛날인 기원전 3세기로 시간 여행을 떠나볼까요. 시칠리아라는 햇살 가득한 섬에 시라쿠사라는 도시가 있었고, 그곳에는 아르키메데스라는 아주 똑똑한 학자가 살고 있었어요. 당시 왕이었던 히에론 2세에게는 한 가지 고민이 있었죠. 왕은 금세공인에게 순금 덩어리를 주며 아름다운 왕관을 만들라고 명령했어요. 하지만 왕관을 돌려받았을 때, 왕은 무언가 이상하다는 의심을 떨칠 수가 없었어요. 혹시 금세공인이 금의 일부를 훔치고 그만큼 더 값싼 은 같은 금속을 섞은 것은 아닐까? 왕관의 무게는 처음 준 금과 똑같았지만, 왕관을 녹이지 않고서는 순금인지 확인할 방법이 없었어요. 왕은 아르키메데스에게 이 수수께끼를 풀어달라고 부탁했어요. 아르키메데스는 몇 날 며칠을 고민했지만 답을 찾을 수 없었죠. 그러던 어느 날, 피곤함을 느낀 그는 목욕을 하기로 했어요. 물이 가득 찬 욕조에 몸을 담그자, 물이 욕조 밖으로 넘쳐흘렀어요. 그리고 그는 또 다른 것을 알아차렸죠. 몸이 더 가볍게 느껴졌던 거예요. 바로 제가 그를 위로 밀어주고 있었던 거죠. 그 순간, 그의 머릿속에 번개처럼 아이디어가 떠올랐어요. 그는 넘쳐흐른 물의 양이 자기 몸이 차지하는 공간과 관련이 있다는 것을 깨달았어요. 그리고 제가 위로 밀어주는 힘은 바로 그 넘쳐흐른 물의 무게와 같다는 것을 발견했죠. 그는 너무 기쁜 나머지 욕조에서 뛰쳐나와 거리로 달려가며 “유레카. 유레카.”라고 외쳤어요. “찾아냈다.”라는 뜻이었죠. 그는 왕의 문제를 해결할 방법을 알아낸 거예요. 그는 왕관과 똑같은 무게의 순금 덩어리를 가져왔어요. 먼저 순금 덩어리를 물이 가득 담긴 그릇에 넣고 얼마만큼의 물이 흘러나오는지 측정했어요. 그다음, 왕관으로 똑같이 실험했죠. 그랬더니 왕관이 더 많은 물을 밀어냈어요. 이것은 왕관이 순금 덩어리와 무게는 같지만, 부피는 더 크고 밀도는 더 낮다는 것을 의미했어요. 부정직한 금세공인이 더 가벼운 금속을 섞었던 것이죠. 저와 아르키메데스의 똑똑한 생각 덕분에 수수께끼는 풀렸답니다. 이 놀라운 발견은 오늘날 '아르키메데스의 원리'라고 불려요.

수천 년 전 목욕탕에서의 그 “유레카.”의 순간은 모든 것을 바꾸었어요. 아르키메데스가 저를 이해했기 때문에, 사람들은 놀라운 것들을 만들 수 있게 되었죠. 무거운 강철로 만들어진 거대한 배를 상상해 본 적 있나요? 곧장 바다 밑으로 가라앉을 것 같지만, 그렇지 않아요. 조선 기술자들은 강철을 거대하고 속이 빈 그릇 모양으로 만들어요. 이 모양은 엄청난 양의 물을 옆으로 밀어내죠. 제가 위로 밀어 올리는 힘이 배의 무게보다 크기만 하다면, 배는 완벽하게 뜰 수 있는 거예요. 잠수함이 깊은 바닷속으로 들어갔다가 다시 수면으로 올라올 수 있는 것도 바로 저 때문이에요. 잠수함에는 특별한 탱크가 있어서, 물을 채워 무거워지면 가라앉고, 물을 빼내 가벼워지면 다시 떠오를 수 있답니다. 구명조끼는 가벼운 물질로 가득 채워져 있어 사람들이 물에 뜰 수 있도록 도와주며 안전을 지켜주죠. 물뿐만이 아니에요. 저는 공기 중에서도 일한답니다. 거대한 열기구를 하늘로 들어 올려 차가운 공기의 ‘바다’ 위를 떠다니게 하는 것도 바로 저예요. 목욕탕에서의 작은 관찰에서부터 가장 깊은 바다와 가장 높은 하늘을 탐험하는 것에 이르기까지, 저는 언제나 여기에서 부드럽게 모든 것을 밀어 올리고 있어요. 때로는 가장 위대한 발견이 가장 단순한 순간에서 온다는 것을 여러분에게 알려주면서 말이죠.