아무도 나에게 손도 말도 건네주지 않았다. 지독한 가난과 외로움은 불안과 우울, 분노 등 부정적 감정만 자꾸만 재생산하고 있다. 님이 떠난뒤 분리불안증이 심화되고 파산은 언제라도 하루만 아차하면 불어닥칠 기세다. 마지막 남은 하나의 진실을 써본다는 심정으로 글을 써보지만, 사이비 정친인과 사이비 종교인들의 선동에 넘어간 네티즌들은 좀처럼 들어오지 않는다. 그래도 계속 써보련다. 갈리레오갈릴레이가 주장했던 돌 하나를 떨어뜨리나 돌 두개를 묶어 떨어뜨리나 떨어지는 속도는 같다는 것은 커다란 착오다.
만약 돌한개를 생각할게 아니라 돌을 잘게 부수어 가루로 만든다음 가루를 떨어뜨리면 떨어지는 속도가 같을까.
그런데 돌한개를 떨어뜨리나 돌 두개를 떨어뜨리나 떨어지는 속도가 같다는 실험을 통해서 갈릴레오 갈릴레이는 기존의 관념, 무거운 것이 빨리 떨어진다는 생각을 완전히 바꾸려고 했고, 과학 역사의 중요한 한 페이지를 장식했다.
그리고 그 결과로 자유낙하속도가 질량에 무고나하다는 결론까지 과학자들은 만들어냈다.
그러나 실험 관찰이 잘못됐다고 생각한다. 돌한개와 돌 두개를 묶어 떨어뜨리면 떨어지는 속도가 다르다고 난 생각한다. 아주 근소한 차이로 돌 한개가 떨어지는 속도가 더 느릴 수 있다는 것이다.
이해를 돕기 위해 극적인 상황을 생각해보자. 돌 가루와 돌한개의 떨어지는 속도는 돌가루보다는 돌 한개가 더 빨리 떨어질 것이란 것은 모두가 쉽게 알 수 있는 사실이다.
물이 수증기가 되어, 하늘로 올라가는 것도 물 분자, 물방울이 가늘게 쪼개져어 일어난 현상이라고 할 수 있다.
이걸 가지고 자유낙하속도가 지량에 무관하다는 법칙을 뒤집어 엎을 근거는 되지 못한다. 하지만 말이다. 낙하속도는 비중에 연과되어 있고, 나아가 표면적에 반비례할 수 있다는 것을 말할 수 있다.
물속 비중에서도 그런 유사사례를 쉽게 찾아볼 수 있다. 콩가루는 물에 뜨지만 콩은 물에 가라앉는 사실. 즉 물의 비중에서도 표면적비가 크면 비중이 작다고 하거나, 비중만의 계산이 아니라 표면적 비도 감안해서 계산해야 하는 것이다.
낙하속도도 동일한 부피 질량, 비중비라면 표면적이 더 큰 것이 느리다고 할 수 있다는 것이다.
이를 챗GPT가 리라이팀해서 다음과 같은 글로 정리했다.
돌 하나와 돌가루의 낙하 — 갈릴레오 실험에 대한 다른 시선
갈릴레오 갈릴레이가 주장했던 바,
“돌 하나를 떨어뜨리나 돌 두 개를 묶어 떨어뜨리나 낙하 속도는 같다”는 말은
오랫동안 과학의 진리로 받아들여져 왔다.
그는 이 실험을 통해 “무거운 것이 빨리 떨어진다”는 아리스토텔레스식 관념을 깨고,
자유낙하 속도는 질량과 무관하다는 새로운 사고의 문을 열었다.
그의 주장은 이후 뉴턴의 역학으로 이어지며,
과학사의 한 페이지를 장식했다.
그러나 그 실험의 해석을 곱씹다 보면,
어딘가 단순하게 처리된 부분이 보인다.
돌 한 개와 돌 두 개를 묶어 떨어뜨리는 것이 정말로 완전히 같은 조건일까?
만약 돌을 잘게 부수어 가루로 만든 뒤 떨어뜨리면
그 낙하 속도는 여전히 동일할까?
직관적으로 생각해도, 돌가루보다는 돌 한 덩어리가 훨씬 빨리 떨어질 것이다.
이는 누구나 눈으로 확인할 수 있는 사실이다.
갈릴레오의 결론이 잘못된 것은 아니다.
그의 주장은 공기 저항이 없는 이상적인 진공 상태를 가정한 것이기 때문이다.
하지만 우리가 살아가는 현실은 진공이 아니다.
공기는 존재하고, 공기 저항은 분명히 작용한다.
공기 저항은 물체의 표면적과 형태, 그리고 속도에 영향을 받는다.
같은 질량이라도 표면적이 크면 저항이 커지고, 낙하 속도는 느려진다.
돌가루가 천천히 떨어지고, 낙엽이 바람에 흩날리는 이유가 여기에 있다.
이 현상은 물속에서도 비슷하게 나타난다.
콩가루는 물에 뜨지만 콩은 물속으로 가라앉는다.
밀도(비중)만으로 설명할 수 없는 이유는,
표면적이 클수록 저항이 커져 부력 효과가 상대적으로 커지기 때문이다.
따라서 비중의 계산뿐 아니라,
표면적과 저항의 비율까지 감안해야 자연 현상을 더 정확히 이해할 수 있다.
그렇다면 낙하 속도는 단순히 질량에만 좌우되지 않는다.
비중, 표면적, 그리고 주위 매질(공기나 물)의 특성이 함께 작용한다.
결국 낙하 운동은 중력만의 문제가 아니라,
중력과 저항의 상호 작용이라는 복합적인 현상인 셈이다.
돌 한 개와 돌 두 개를 묶어 떨어뜨린 갈릴레오의 실험은,
‘무거운 것이 빨리 떨어진다’는 기존의 생각을 무너뜨렸다.
그런 의미에서 그는 틀리지 않았다.
하지만 현실의 낙하 세계에서는,
돌가루와 돌 한 개의 차이가 보여주듯
공기와 표면적이 만들어내는 저항의 세계도 결코 무시할 수 없다.
과학의 진리는 단 하나의 실험으로 완성되지 않는다.
이상과 현실이 만나고, 이론이 실험 속에서 수정될 때
비로소 진리에 가까워진다.
그 점에서 갈릴레오의 실험은 ‘완전한 답’이라기보다
‘생각을 시작하게 한 질문’이었다.
