파도는 어디에서 와서 어디로 가는 걸까?
포말과 함께 파도가 부서져갈 때, 우리의 파도 연구는 시작된다!
영국왕립학회 과학도서상 수상작
왕립기상학회 마이클 헌트상 수상 작가의 또 다른 역작
하와이의 파도에 심취했던 서퍼, 카이스트 전은지 교수 추천

구름감상협회 회장 개빈 프레터피니, 그가 파도관찰자가 되어 돌아왔다! 봐도봐도 질리지 않는 파도를 감상하던 그는 질문한다.
파도는 어디에서 올까? 파도는 어떻게 생기는 걸까? 그는 이내 파도의 정체가 파동임을 깨닫고, 세상 속 파동을 찾아 나서기로 결심한다.
심장박동이나 뇌파와 같은 몸속의 파동, 소리를 전달하는 음향파, 항공기와 라디오 등에 쓰이는 전자기파, 세상에 색깔을 입히는 빛인 광파, 땅의 지진파, 경기장의 파도타기와 꼬리를 무는 교통체증까지… 과학적 호기심에서 시작해서 각종 파동을 집요하게 연구한 끝에 그는 자신 있게 말한다.
파동은 세상 어디에나 존재한다! 이제 경쾌한 전개와 모험적 예시로 가득한 파동의 세계로 우리가 떠날 차례다.

잔물결이 해초를 쓸어가지 않고 그저 밑으로 지나갔던 것처럼, 이 유유한 거대 물결도 물고기를 싣고 돌아오는 어선 밑으로 계속 밀려올 뿐이었다.
그것이 물의 흐름이라면 배를 뭍 쪽으로 끌어와야 할 텐데, 그러지 않았다.
배를 띄우고 있는 물은 매번 파도가 지나가고 나면 제자리로 돌아가는 모습이었다.
가까이에서 본 작은 파도와 마찬가지로 위에서 내려다본 큰 파도도 물의 움직임이 아니라면, 그것은 과연 무엇일까? 먼바다에서 해안으로 밀려오는 저 움직임의 정체는 뭘까? --- p.14

파동이 일어나는 곳은 말 그대로 생명의 중심인 심장이다.
혈액이 몸 구석구석을 순환하는 수단이 바로 파동이다.
심장은 산소를 머금은 혈액을 하루에 1만 6000리터씩 펌프질하여 동맥과 정맥, 장기로 순환시킨다.
그러기 위해선 하루에 10만 번을 박동해야 한다.
그 하나하나의 박동이 파동 형태로 이루어진다.
심장 근육의 수축은 물결의 일렁임과는 너무나 달라 보이기에, 어떻게 둘 다 파동이라는 것인지 의아할 수도 있다.
이를테면 손에서 미끄러진 비누가 욕조 물에 퐁당 빠지면서 수면에 퍼져나가는 잔물결과 심장박동 사이에 어떤 공통점이 있다는 말일까? --- p.53~54

오케스트라의 모든 악기에서 나오는 음파는 하나로 합쳐지고 뭉쳐져서 우리에게 도달한다.
그럴 수밖에 없다.
모든 음파가 같은 공기를 점유하고 있으니까.
어느 시점에서 어느 위치의 공기는 딱 어느 정도만큼 압축되거나 팽창할 수 있을 뿐이다.
따라서 모든 음파는 결합되어 하나의 진동 패턴을 이룬다.
압축과 팽창의 연속으로 이루어진 그 복잡한 진동 패턴이 우리 고막에 닿으면 고막은 거기에 맞춰 진동한다.
그 혼잡스러운 떨림의 연속을 우리 뇌가 해독해낸다는 것은 실로 경이롭다.
너비 7밀리미터, 두께 0.07밀리미터에 불과한 피부 조직의 미세한 움직임을 판독함으로써 두 번째 악장 중간에 바이올린 연주자가 기침하는 소리까지 알아챌 수 있으니 말이다.
--- p.93

파동 관찰이라는 취미의 핵심이 바로, 일상 속에 숨어 있는 것들을 알아차리는 것이다.
물론 파동관찰자는 그저 아무 생각 없이 파도를 바라보는 것에서도 충분히 낙을 찾을 수 있다.
최고의 명상법이 될 수 있다고 생각한다.
하지만 더 넓은 의미의 파동관찰자란 종류가 전혀 다른 파동, 즉 해변의 파도처럼 눈에 잘 보이는 파동과 소리처럼 눈에 보이지 않는 파동 사이에서 연결고리와 유사성을 찾는 사람이다.
세상의 파동스러운 성질은 워낙 미묘한지라 많은 사람이 전혀 모른 채로 살아가지만, 워낙 근본적이기에 일단 알아차리고 나면 어디에서나 보이기 시작한다.
--- p.119

파동을 단지 에너지의 이동이라고만 할 수는 없다.
파동은 정보를 담고 있기도 하다.
‘정보’라니 그리 낭만적이지 않다고 생각할지 모르지만, 파동을 ‘매질을 통해 전파되는 교란 상태’로 설명하는 것보다는 나을 듯싶다.
어찌 됐든, 모든 파동은 그 발생 원인이었던 교란에 관해 알려주는 단서를 필연적으로 담고 있다.
--- p.134

‘그러고 보니 난 전자기파란 게 뭔지 도통 모르겠어.’ 밤에 자다가 불현듯 그런 사실을 깨닫고 소스라치게 놀라 깬 적이 있는지? 나도 없다.
하지만 전자기파는 우리 주변 모든 곳에 있으니, 이참에 알아보는 것도 좋을 것 같다.
전자기파가 음파나 수면파 같은 ‘역학적 파동’과 결정적으로 다른 점은, 전달되는 데 매질이 필요하지 않다는 것이다.
그렇다면 우리가 갖고 있던 파동의 개념을 좀 수정해야 할지도 모른다.
매질 없이 진행하는 파동을 상상하기란 쉽지 않다.
파동이 나아가려면 물리적으로 움직이는 무언가가 있어야 한다고 생각된다.
이를테면 파도를 보자.
물 없이 파도를 논한다는 것은 말이 되지 않는다.
파도는 어떤 매질(이 경우는 ‘물’)을 통해 전달되는 물리적 운동의 패턴이고, 따라서 역학적 파동이다.
--- p.165

충격파란 무엇인가? 충격파는 파도, 전자기파, 음향파처럼 파동의 한 종류라기보다, 이런 파동이 ‘기분이 엉망일 때’ 나타나는 모습이라고 할 수 있다.
즉, 어떤 종류의 파동이든 너무 격심해져서 평소의 ‘순한’ 모습과는 전혀 다르게 작용할 때, 우리는 그것을 충격파라고 부른다.
--- p.217

충격파의 발생 원인 중 가장 쉬운 예는 당연히 폭발이다.
그런데 폭발은 인간만 일으키지 않는다.
한 예로 1883년 인도네시아 크라카토아섬의 꼭대기를 날려버린 엄청난 화산 폭발이 있다.
이때 발생한 대기 충격파는 10시간 20분 만에 1만 1600킬로미터 떨어진 런던까지 도달했다.
그리니치 천문대의 기압계에는 급격한 기압 상승에 이은 급격한 기압 하락이 기록되었고, 이후 기압은 서서히 정상 수준으로 돌아갔다.
--- p.220

물리학자에게 물어보면 파도타기 응원은 ‘진짜’ 파동이 아니라고 할 것이다.
매질을 통한 에너지의 이동이 아니라, 매질이 에너지를 사용해 어떤 규칙적인 움직임을 보이는 현상이라고 할 것이다.
하지만 그래도 우리 눈에는 파동으로 보인다.
그렇다면 진정한 파동으로 칠 이유가 충분히 된다고 생각한다.
꿀벌의 엉덩이춤, 집결하는 아메바도 마찬가지다.
다른 파동과 똑같은 물리 법칙을 따르지 않는다 한들 무슨 상관인가? 이들 파동은 출신 성분 자체가 다르다.
과학자들은 동의하지 않을지도 모른다.
그렇다면 나는 5만 마리 벌의 엉덩이춤으로 응수하겠다.
--- p.262~263

칙칙한 갈색 색소를 품은 비늘이 투명한 표면으로 덮여 있는데, 어떻게 거기서 영롱한 푸른빛이 나올 수 있을까? 이 파란색은 투명한 표면의 물리적 구조에 의해 만들어지는 색으로, 여느 평범한 색과 달리 ‘구조색structural color’이라고 한다.
그 투명한 표면은 극히 얇은 층들이 미세한 간격을 두고 겹쳐져 있다.
각각의 층은 자신에게 와 닿는 빛의 일부를 반사하고, 이 빛들이 합쳐져 오색영롱한 파란색을 만든다.
이를 가능하게 하는 것이 바로 ‘간섭’이라는 현상이다.
간섭이란 같은 종류의 파동이 서로 부딪힐 때 일어나는 현상으로, 빛뿐만 아니라 모든 파동에서 일어난다.
--- p.334~335

드 브로이의 발견이 갖는 의미는 그저 극미한 세계를 자세히 들여다볼 수 있게 해준 것에 그치지 않는다.
아인슈타인이 제창한 빛의 파동-입자 이중성이 물질에도 적용됨을 밝혀냈다는 것은, 생각해보면 엄청난 일이다.
드 브로이가 수학적으로 제시하고 이후에 실험적으로 입증된 사실은 한마디로, 모든 미세한 입자는 충분히 빠르게 가속하면 파동처럼 행동한다는 것이었다.
전자뿐만 아니라 원자와 분자도 그렇다는 것이다.
무슨 뜻인지 감이 오는가? 충분히 잘개 쪼개서 충분히 빠르게 쏘아 보내면, 모든 물질은 파장을 갖는다는 뜻이다.
--- p.366

마침내 1월이 왔다.
드디어 ‘연구 출장’이라는 명목으로 하와이로 떠날 시간이다.
비행기가 오아후섬 호놀룰루 공항의 화창한 뭉게구름을 뚫고 하강하자 왠지 안도감이 들었다.
이제 다시, 눈에 확연히 보이고 손에 잡히는, 친숙한 파동에 집중할 수 있다.
바로 해변의 파도다.
--- p.369

다음 파도를 기다리는데 가슴이 쿵쾅거렸다.
나는 심장이 박동할 때마다 가슴 속 근육에 퍼져나가는 전기신호의 미세한 나선형 파동을 떠올렸다.
부서지는 파도 소리가 바닷가의 공기 속을 요동하는 압력파로 퍼져나가는 모습을 떠올렸다.
머리 위로 내리쬐는 햇살이 전자기장의 파동으로 따스하게 바다 위에 흩어지는 모습을 떠올렸다.
육중하게 일어서는 바닷물이 내 몸을 하릴없이 끌어당기는 순간, 다음 파도는 유달리 클 것을 직감했다.
태평양을 건너 긴 여정의 끝을 향해 달려오는 에너지의 힘에 나를 포함한 주변 전체가 서서히 움직이기 시작했다.
치솟는 물의 벽이 몸을 들어올리려 하는 찰나, 나는 수면 밑으로 깊이 파고 들어갔다.
이번만큼은 그저 물과 하나가 되고 싶었다.
내 몸을 내맡겨, 너울의 에너지가 깃드는 매질이 되고 싶었다.

--- p.412~414