질문?!

질문?!

랑가 요게슈바어 지음

에코리브르 / 2011년 4월 / 320쪽 / 17,000원



왜 여자들은 발이 찰까_ 감각과 지능: 우리의 몸은 어떻게 작동할까



혈액형이란 무엇일까

우리는 저마다 눈동자의 색이 아주 특별하며 피도 다르다. 적혈구의 기본 구조는 다 똑같지만 사람마다 결정적인 차이가 있다. 적혈구의 표면에 사람마다 독특한 구조의 탄수화물과 단백질이 있기 때문이다. 그 차이가 혈액형의 차이다. 혈액형은 자연이 간단한 기본 요소들을 조합해 다양성을 산출한다는 것을 보여주는 좋은 예다. 분자들의 구조를 단순화해서 동그라미, 세모, 네모로 상상해보자. 적혈구의 표면에 '동그란' 분자들이 있으면 혈액형이 A형이다. '세모난' 분자들이 있으면 B형, 동그란 분자와 세모난 분자가 다 있으면 AB형이다. 때로는 '레수스 인자rhesus factor'라는 또 다른 기본 요소가 추가로 고려된다. 레수스 인자가 있으면 Rh+, 없으면 Rh-라고 한다. 예컨대 당신의 피가 위의 세 요소를 모두 지녔다면, 당신은 AB Rh+형, 또는 AB+형이다. 반대로 아무 요소도 지니지 않았다면, 당신은 A형도 아니고 B형도 아닌 O형이고, 레수스 인자도 없으므로 O-형이다.

혈액형은 수혈할 때 중요하다. 피는 고집스러워서 익숙한 것만 받아들이고 낯선 것은 배척하기 때문이다. 이를테면 당신이 A+형이라면, A-형 혈액도 당신에게 맞는다. 당신의 몸은 A에 익숙하고, 레수스 인자가 없는 혈액은 낯선 혈액으로 감지되지 않기 때문이다. 하지만 거꾸로 A+형 혈액은 A-형인 사람에게 수혈할 수는 없다. A-형인 사람은 레수스 인자가 낯설어서 배척하기 때문이다. 마찬가지로 A형은 B형에게 또는 B형을 A형에게 수혈하는 것도 불가능하다. A형은 B형을 모르고 B형은 A형을 모르기 때문이다. 요컨대 수혈받는 사람은 자기가 아는 것만 받아들인다.

그러므로 수혈용으로 가장 적합한 혈액은 O-형이다. 이 혈액은 말하자면 '중성'이기 때문이다. O-형인 사람은 누구에게나 혈액을 기증할 수 있는 반면, 자기 자신은 오로지 O-형 혈액만 수혈받을 수 있으므로 개인적으로 불운하다고 할 수 있다. 반대로 AB+형인 사람은 운이 좋다. 이 혈액은 세 가지 특징을 모두 지녀서 어떤 혈액이라도 받아들일 수 있다. 하지만 AB+형인 사람은 혈액 기증자로서는 별로 환영받지 못한다. 그는 오로지 AB+형인 사람들에게만 혈액을 기증할 수 있기 때문이다. 혈액형의 빈도는 지역에 따라 다르다. 예컨대 유럽에서는 A형이 가장 흔한 반면, 페루에서는 인구의 과반수가 O-형이다. 이런 차이는 진화의 과정에서 형성되었다. 이처럼 혈액형은 과거에 민족들이 어떻게 이동했는지까지 엿볼 수 있게 해준다.

왜 특별 할인이라는 소리를 들으면 마음이 흔들릴까

쇼핑은 커다란 스트레스다. 유혹하는 자들이 사방에서 외친다. "지금 잡으세요!" "할인 판매" "거의 공짜!" 당신 생각은 어떤가? 우리는 유혹에 넘어갈까, 아니면 유혹의 정글에서 차가운 이성을 유지할까? 나는 〈쿼크스 앤드 컴퍼니〉의 제작진과 함께 흥미로운 실험을 했다. 우리는 보행자 전용도로에 판매대를 설치하고 다양한 청소용품을 늘어놓았다. 판매전문가 한 명이 우리를 도왔다. 그는 손님들을 말솜씨로 사로잡은 뒤, 상품 하나를 59센트에 사든지 아니면 상품 세 개를 1유로 99센트에 사라고 제안했다. 흥미로운 것은 많은 손님이 세 개 묶음이 22센트 더 비싼데도 그것을 샀다. 왜 그토록 많은 사람이 그런 가짜 할인 판매 전략에 넘어갔을까? 본Bonn의 과학자들은 피실험자들이 할인 표지판을 보고 어떻게 반응하는지를 자기공명영상MRI까지 동원해 탐구했다. 피실험자들은 안경 형태의 디스플레이를 착용하고 다양한 상품의 영상을 보았다. 몇몇 상품에는 가격 표시 옆에 '할인'이라는 문구가 붙어 있었다. 연구자들은 놀라운 사실을 확인했다. '할인' 문구가 붙은 상품을 보면, 피실험자의 뇌 속에 있는 보상 체계reward system의 일부인 '선조제striatum'라는 분위가 특히 활성화했다. 반면에 통제와 이해를 담당하는 부위의 활동은 줄어들었다.

'할인'이라는 마법의 주문은 무의식중에 뇌의 활동에 영향을 끼치는 것으로 보인다. 할인된 상품을 사겠다는 생각은 우리의 보상 체계를 강력하게 자극해서 값을 따져보는 일조차 망각하게 만드는 듯하다. 이 효과는 '오늘만'이나 '선착순'이라는 문구를 덧붙여 상품이 부족하다는 메시지를 전달하면 더욱 강해진다. 우리 안의 할인 상품 사냥꾼이 움직이기 시작하면, 이성은 힘을 잃는다.

왜 여자들은 발이 찰까

모든 여자의 80퍼센트는 자기 발이 차다고 투덜거린다. 체온을 유지하고 관리하는 면에서 남자는 여자보다 더 유리하다. 남자는 체중의 40퍼센트가 근육이기 때문이다. 근육이 활동할 때 쓰이는 에너지 중에서 실제로 일에 투입되는 비율은 3분의 1에 불과하다. 나머지 3분의 2는 열로 발산된다. 그러니 근육은 우리 몸의 난방장치인 셈이다. 우리는 추위를 느끼며 몸을 떤다. 언뜻 쓸모없어 보이는 그 근육 운동으로 몸을 덥히는 것이다. 그러나 여성의 체중에는 근육이 차지하는 비율은 고작 23퍼센트로 남성의 약 절반이다. 여자들의 '신체 난방장치'는 남자들의 그것보다 훨씬 더 약하다. 게다가 열 손실도 고려해야 한다. 열 손실과 관련해서 결정적으로 중요한 것은 우리 몸의 표면적이다.

알다시피 우리는 추위를 느끼면 움츠려 몸의 표면적을 최소화한다. 몸에서 발산되는 열을 줄이는 것이다. 그런데 몸의 표면적에서도 남자와 여자는 약간 차이가 난다. 남자와 여자가 몸집이 똑같다면, 피부의 표면적은 젖가슴을 지닌 여자가 더 크고 더 많은 열을 발산한다. 추위를 느끼면 우리 몸은 생명에 필수적인 장기들과 뇌의 온도를 섭씨 37도로 유지하기 위해 팔다리나 코와 같은 다른 신체 부위들에 공급하는 혈액의 양을 줄인다. 이런 절약 행동이 일어나면, 남성의 발보다 여성의 발에 있는 혈관들이 더 빨리 수축한다. 피가 흐르지 않는 곳에는 열이 없기 마련이므로, 여성의 발가락 온도는 8도까지 떨어질 수 있다. 요컨대 여자들의 차가운 발은 생물학적 생존 전략인 셈이다.

별들은 왜 깜박일까_ 광활한 공간: 우주, 바람, 날씨



별들은 왜 깜박일까

은하수에 속한 무수한 별들을 바라보노라면, 자신이 가늠할 수 없는 무한 속의 티끌에 불과하다는 사실을 실감하게 된다. 몇몇 별빛은 수백만 년 전에 이리로 날아오기 시작했다. 오늘날의 망원경은 이미 오래 전에 사라진 머나먼 태양들의 빛까지 포착한다. 맑은 밤에 하늘을 보면 수많은 빛점이 보인다. 그런데 일부 빛점은 깜박이는 반면, 다른 빛점은 깜박이지 않는다. 왜 그럴까? 거의 모든 빛점은 아주 멀리 있는 별이다.

우리 근처에 가장 가까이 있는 별은 밝은 불덩이처럼 보이는 우리의 태양이다. 다른 별들도 근처에서 본다면 그렇게 보이겠지만, 대상이 우리에게서 멀리 떨어져 있을수록 우리 눈에 보이는 대상의 크기는 작아진다. 우리 태양 역시 먼 곳에서 본다면 다른 별들처럼 보일 것이다. 태양을 제외한 다른 별들은 아주 먼 곳에 있기 때문에 우리 눈에는 단지 밝은 빛점으로만 보인다. 깜박임은 별빛이 지구 대기를 통과한 뒤 우리 눈에 도달하기 때문에 발생한다. 별빛은 불안정한 공기층을 통과하면서 쉽게 굴절된다. 따라서 우리가 보는 별은 이리저리 흔들리고 밝기가 변한다. 쉽게 말해서 깜박이는 것이다.

지평선 근처의 별들은 하늘 꼭대기의 별들보다 더 많이 깜박이는데, 그 별들의 빛은 비스듬한 방향에서 날아와 불안정한 대기 속에서 더 긴 거리를 이동하기 때문이다. 반면에 대기권을 벗어나 지구 주위를 도는 우주인들에게 별은 깜박이지 않고 반짝이는 점으로 보인다. 화성, 토성, 금성 등 행성은 별처럼 멀리 있지 않다. 그래서 행성은 점이 아니라 작은 원반으로 보인다. 행성은 스스로 빛을 내지 않고 태양의 빛을 반사함으로써 빛을 낸다. 행성의 빛도 지구의 대기에 의해 교란되지만, 행성은 작으나마 크기를 지닌 원반으로 보이기 때문에 밝기의 요동이 덜 일어난다. 따라서 밤하늘에서 별과 행성을 쉽게 구분할 수 있다. 깜박이는 것은 별이요, 깜박이지 않는 것은 행성이다.

엘리베이터가 추락할 수도 있을까_ 초보자를 위한 기술 이야기



엘리베이터가 추락할 수도 있을까

사람들이 엘리베이터에 탄다. 그들의 목숨은 강철 로프에 달려 있다. 갑자기 엘리베이터가 몹시 흔들리며 멈춘다. 이어서 공포의 추락이 시작된다. 적어도 영화에서는 이런 사고가 가끔 발생한다. 하지만 이 시나리오가 실현될 수 있을까? 19세기 중반까지만 해도 부자들은 '벨레타제Beletage'에 살았다. '아름다운 층'을 뜻하는 이 단어는 다층 건물의 2층을 뜻한다. 하인과 가난한 세입자들은 더 높은 층에 살면서 계단을 오르내려야 했다. 그러나 집들이 점점 더 높아지면서 최초의 엘리베이터가 설치되었다. 사람들은 로프가 끊어져 추락할 가능성을 몹시 걱정했다.

1854년 기계 기술자 오티스Otis가 뉴욕 국제박람회에서 새로운 '안전 엘리베이터'를 선보였다. 그는 군중이 보는 앞에서 모형 엘리베이터에 타고 높이 올라가 멈췄다. 곧이어 엘리베이터를 지탱하는 밧줄이 끊어졌다. 그러나 엘리베이터는 바닥으로 추락하기는커녕 몇 센티미터 내려오다가 가드레일에 끼어 멈췄다. 오티스의 안전장치는 오늘날 거의 모든 엘리베이터에 쓰인다. 엘리베이터 통로 위에 있는 기계실에는 조속기(속도조절기)라는 특별한 도르래가 있다. 그 도르래에 감겨 있는 안전 로프의 끝은 엘리베이터에 연결되어 있다. 그래서 엘리베이터가 위아래로 움직이면 조속기가 회전한다.

이제 엘리베이터를 지탱하는 주 로프가 끊어졌다고 상상해보자. 엘리베이터는 아래로 떨어지면서 점점 더 빨라진다. 그러면 안전 로프에 장력이 발생하고, 그 장력 때문에 조속기 도르래의 회전이 즉시 멈추면서 엘리베이터 가드레일에 설치된 제동 장치가 작동한다. 그러면 엘리베이터는 가드레일에 끼어 결국 멈춘다. 이 시스템은 확실히 안전하다. 엘리베이터 추락 사고는 영화에서만 일어난다. 혹시 엘리베이터 안에 갇히더라도 걱정하지 마라. 엘리베이터는 추락하지 않는다.

왜 코끼리는 귀가 그리 클까_ 동물들의 비밀



왜 코끼리는 귀가 그리 클까

코끼리는 매우 큰 육지동물에 속한다. 다 큰 아프리카코끼리의 몸무게는 무려 몇 톤이다. 코끼리는 모든 부위가 크지만 특히 귀가 크다. 왜 그런지 궁금하게 생각해본 적이 있는가? 코끼리가 소리를 아주 잘 들어야 하기 때문일까? 아니면 더운 날에 귀가 부채의 구실을 하는 것일까? 거의 정답이다. 거의 모든 포유동물은 근육 활동으로 발생한 여분의 열을 피부를 통해 방출한다. 그러나 코끼리는 땀샘이 없는데도 체열을 방출한다. 동물의 덩치가 클수록 무게 대비 표면적은 줄어든다.

덩치가 큰 동물은 피부를 통해 방출할 수 있는 열의 양이 적다. 그래서 자연은 특별한 해결책을 마련해두었다. 바로 귀를 통해 열을 방출하는 방법이다. 아프리카코끼리의 경우, 미세한 혈관들이 촘촘히 얽혀 있는 귀의 표면적은 몸 전체 표면적의 약 6분의 1을 차지한다. 코끼리는 그런 귀로 체온을 조절할 수 있다. 아프리카 초원에 사는 코끼리와 인도의 숲에 사는 코끼리는 귀의 크기가 다르다. 숲에 사는 코끼리는 그늘에 숨을 수 있어서 귀를 통해 체온을 식힐 필요성이 초원에 사는 코끼리만큼 절실하지 않기 때문이다. 그래서 인도코끼리는 아프리카코끼리보다 귀가 작다.

왜 토스트를 떨어뜨리면 꼭 잼을 바른 면이 바닥에 닿을까_ 일상 속의 소소한 수수께끼들



맨홀 뚜껑은 왜 둥글까

면접을 앞둔 구직자는 조마조마하기 마련이다. 대기실에는 무시무시한 침묵이 흐른다. "여기 앉아서 잠시만 기다리십시오." 당신은 이 회사의 경영 컨설턴트가 되기를 원한다. 당신은 수백 명의 지원자를 제치고 면접의 기회를 얻었다. 이제 이 관문만 통과하면 된다. 이윽고 대기실의 문이 열린다. 인사부장의 사무실은 널찍하고 아주 잘 정리되어 있다. 부장은 어색할 정도로 쾌활하고 친절하다. 당신은 자신감 있고 긍정적인 인상을 주어야 한다. 악수를 하는 손에 저절로 힘이 들어간다. 부장은 먼저 당신의 과거에 대해 물을 것이다. 당신이 직업생활에서 추구하는 목표와 융통성 있는 사람인지도 물을 것이다. 그의 말투는 명료하고 어휘는 전문가다우며, 그의 손톱은 깨끗하게 다듬어져 있다. 이어서 경제에 관한 이야기가 오간다.

당신은 준비를 철저히 했다. 독일의 유아용 기저귀 시장은 얼마나 클까? 경영 컨설턴트는 개방적이어야 하고 창조적으로 생각해야 한다. 당신은 어림 계산을 한다. 독일에 유아가 몇 명이나 될까? 하루에 기저귀를 몇 번 갈아주어야 할까? 남아용 기저귀와 여아용 기저귀가 따로 있을까? 부장은 유심히 듣고 만족스러운 듯이 고개를 끄덕인다. 그리고 결정적인 질문을 던진다. "맨홀 뚜껑은 왜 둥글까요?" 당신은 땀이 나기 시작한다. "그 뚜껑은 네모나지 않던가요?" 아니다. 맨홀 뚜껑을 배수로 뚜껑과 혼동하면 안 된다. 네모난 배수로 뚜껑을 열면 배수로가 나타나지만, 둥근 맨홀 뚜껑을 열면 지하 시설로 연결된 통로가 나온다.

"통로요? 아, 예……." 물러설 곳은 없다. 이제 당신은 모든 것을 걸어야 한다. 뚜껑이 둥글면 어떤 장점이 있을까? 둥글면 굴릴 수 있다. 그런 뚜껑은 무게가 족히 50킬로그램은 될 것이다. 두 번째 장점은 안정성이다. 둥근 뚜껑은 어떻게 돌려도 둥근 구멍에 빠질 염려가 없다. 둥근 뚜껑은 애써 방향을 맞추지 않아도 구멍에 늘 들어맞는다. 또 뚜껑 아래의 통로가 둥근 것은 사람이 대체로 둥글기 때문이다. 게다가 둥근 통로는 네모난 통로보다 훨씬 더 견고하다. 또 둥근 뚜껑에는 각진 모서리가 없다. 자동차가 뚜껑을 밟고 지나갈 때 뚜껑에 각진 모서리가 있다면, 타이어가 손상될 위험이 있다. 그뿐만 아니라 제작상의 이점도 있다. 둥근 물건은 네모난 것보다 제작하기가 더 간단하다.

왜 토스트를 떨어뜨리면 꼭 잼을 바른 면이 바닥에 닿을까

당신이 아침을 먹다가 토스트를 떨어뜨렸는데 하필이면 잼을 바른 면이 바닥에 닿는다. 고전적이라고 할 만큼 자주 일어나는 이 불상사를 사람들은 우연이라고 믿는다. 물론 바닥에 닿는 것은 잼을 바른 면일 수도 있고 그 반대일 수도 있다. 그러나 거듭 실험을 해보면 늘 잼을 바른 면이 바닥에 닿는다. 딸기잼을 바르든, 사과잼을 바르든 마찬가지다.

토스트가 떨어지는 과정을 느린 화면으로 보면 중요한 현상이 눈에 띈다. 토스트가 팔꿈치에 밀려 식탁의 가장자리를 벗어나면, 토스트는 기울어진다. 다시 말해 토스트는 회전하기 시작하고, 그 회전은 토스트가 낙하하는 동안 계속된다. 토스트는 대략 반 바퀴를 회전한 후에 바닥에 도달하여, 결국 잼을 바른 면이 바닥에 닿게 된다. 만약 낙하 거리가 더 길다면, 토스트는 더 많이 회전한 후에 바닥에 닿을 것이다. 하지만 이 대목에서 중요한 것은 식탁의 높이가 75센티미터인 것이다. 이 표준은 유럽연합 전체에서 유효하다. 토스트의 규격도 가로세로 9센티미터로 정해져 있다. 이 확고한 표준 때문에 식탁에서 토스트를 떨어뜨리면 늘 잼을 바른 면이 바닥에 닿는다.

그런 사태를 막는 방법은 표준보다 작은 토스트를 선택하는 것이다. 그러면 토스트의 회전이 더 빨라진다. 그러나 당신이 표준 규격의 토스트를 고집한다면, 낙하 거리를 늘리는 방법이 있다. 낙하 법칙들로부터 아래와 같은 흥미로운 '토스트 공식'을 도출할 수 있다(h는 낙하 거리, 1은 토스트의 세로 길이, g는 중력가속도, t는 낙하 시간을 나타낸다). 토스트의 회전수(u)는 식탁 높이(낙하 거리)의 제곱근에 비례한다. 낙하 거리가 길수록 낙하 시간이 더 길어지고 따라서 토스트가 더 많이 회전한다.

복잡하게 계산할 필요 없이, 직접 실험해보라. 낙하 거리가 120센티미터 이상이면 잼을 바르지 않은 면이 바닥에 닿게 된다. 해결책은 간단하다. 식탁에 앉지 말고 일어서서 토스트를 먹어라. 참고로 토스트 대신에 브뢰첸(독일 사람들이 아침 대용으로 즐겨 먹는 빵-옮긴이)을 반으로 갈라서 먹는 것은 해결책이 될 수 없다. 브뢰첸 반쪽도 떨어지면 잼을 바른 면이 바닥에 닿기 때문이다.