소리의 속도

샌프란시스코의 짙은 안개가 오션 비치 위로 밀려들 때, 멀리서 등대 경적 소리가 울려 퍼졌다. "오마르, 봤어?" 레오가 손가락으로 가리키며 소리쳤다. "빛이 번쩍하고, 일 초 뒤에 '부우웅!' 소리가 들렸어!" 오마르는 눈을 가늘게 뜨고 빛이 다시 번쩍이는 것을 지켜보며, 소리가 들리기 전까지 손가락으로 조심스럽게 세어 보았다.

"마치 세상에 약간의 지연이 있는 것 같아요!" 오마르가 턱을 두드리며 말했다. 아빠가 그들 옆에 무릎을 꿇고 미소 지으며 말했다. "너희는 방금 소리에 속도가 있다는 걸 발견한 거야. 그리고 그 속도는 빛보다 훨씬 느리지." 아빠는 위대한 과학자 갈릴레오 갈릴레이가 말했던 것을 상기시켜 주었다. '측정할 수 있는 것을 측정하고, 측정할 수 없는 것을 측정 가능하게 하라.' 그저 시간을 재는 영리한 방법이 필요할 뿐이야!"

이것을 알아내기 위해 우리는 삼백여 년 전, 영국의 완만한 녹색 언덕으로 시간을 거슬러 올라가야 합니다. 천칠백팔년, 세상은 촛불과 모닥불로 밝혀졌고, 가장 큰 소리는 교회 종소리와 대포 소리였습니다. 작은 마을에 사는 한 호기심 많은 남자가 방금 여러분이 본 것과 똑같은 지연 현상에 대해 궁금해하고 있었습니다.

"그의 이름은 윌리엄 더럼이었어." 아빠의 목소리가 이어졌다. "그는 교회 교구 목사였지만, 동시에 뛰어난 과학자이자 런던 왕립학회 회원이기도 했지. 그는 날씨를 관찰하고, 곤충을 연구하고, 무엇보다도 측정하는 것을 아주 좋아했어. 그의 교회 탑은 단순히 종을 위한 곳이 아니었어. 그에게는 완벽한 실험실이었지."

"계곡 건너편에서 대포 섬광이 거의 즉시 보이는군." 윌리엄 더럼은 망원경으로 열심히 들여다보며 혼잣말을 중얼거렸다. "하지만 소리는... 그 거대한 쾅 하는 소리는 몇 초 뒤에 도착하는군. 정확히 얼마나 걸릴까?" 그는 가장 정확한 시계의 긴 진자를 잡고 측정을 시작할 준비를 했다.

더럼에게는 친구가 한 명 있었는데, 그 친구는 십육 킬로미터 떨어진 교회 탑에서 대포를 발사했습니다! 그는 망원경으로 연기 기둥을 보고 반 초 진자를 흔들기 시작했습니다. 그는 대포 소리가 마침내 그에게 도달하기 전까지 진자가 흔들리는 것을 하나, 둘, 셋, 구십이까지 세었습니다. 이 간단하고 훌륭한 실험을 통해 그는 놀라운 정확도로 소리의 속도를 계산했습니다.

속도가 모든 것을 바꿨다는 것을 이해하는 것은 중요합니다! 엔지니어들은 속도를 이용해 소리보다 빠르게 날아 음속 폭음을 일으키는 제트기를 설계했습니다. 선장들은 음파인 소나를 이용해 전체 해저 지도를 만듭니다. 의사들도 같은 아이디어를 이용해 초음파로 절개 없이 인체 내부를 들여다봅니다.

오션 비치로 돌아온 오마는 벌떡 일어섰다. "알겠어!" 그녀는 레오에게 외쳤다. "등대는 더럼의 대포와 똑같아! 우리는 섬광을 즉시 보지만, 소리는 물을 가로질러 우리 귀에 도달해야 해!" 레오의 눈은 이해심으로 크게 뜨였다. "그래서 지연이 생기는 거구나!"

"야구 경기에서도 그런 일이 일어나요!" 레오가 가상의 방망이를 휘두르며 덧붙였다. "선수가 공을 치는 걸 보고 나서 '쩍' 하는 소리를 듣잖아요!" 아빠는 고개를 끄덕이며 하늘을 가리켰다. "그리고 그게 바로 천둥을 듣기 전에 항상 번개를 보는 이유란다. 번개는 태양 표면보다 다섯 배나 뜨겁고, 그 소리가 너에게 도달하는 데 시간이 걸리기 때문이지!"

"그럼 소리는 마법이 아니라 그냥 속도 제한이 있는 거네." 오마르는 이미 공책에 뭔가를 끄적이며 말했다. 레오는 물 위로 사라져가는 빛을 바라보았다. "좋아, 소리 속도는 알겠어... 근데 빛이 훨씬 빠르다면, 빛도 속도 제한이 있어?" 오마르는 노트에서 고개를 들었다. 그녀의 눈에는 이미 새로운 질문이 번뜩이고 있었다.