측정의 과학

펨토미터에서 허블 길이까지, 인류가 발명한 가치의 언어

크리스토퍼 조지프 지음 | 고현석 옮김

21세기북스 2022년 04월 21일 출간 종이책 : 2022년 03월 28일 출간

작품소개

책소개

과학의 역사는 측정의 역사다!
천문학, 지질학, 의학, 기상학, 물리학, 컴퓨터, 공학, 음악, 사진…
지구상의 모든 것을 측정하기 위한 아름답고 정교한 백과사전

측정은 인류의 가장 정교하고 오래된 언어로, 문명이 시작되기 전부터 존재했다. 한 집단이 생존하기 위해 집단 내의 구성원이 아무도 굶지 않도록 식량의 ‘더 많다’ ‘더 적다’ ‘충분하다’라는 개념을 반드시 익혀야 했고, 시간의 정확한 인지를 통해 해가 지기 전에 집으로 돌아가는 등 측정은 인간에게 아주 기본적이고 필수적인 활동이었다.
측정은 의식적으로든 본능적으로든 인간의 모든 활동에 관여한다. 적절한 색상을 선택하거나 원근법을 이용해 그림을 그리거나, 집을 얼마에 내놓을지 결정하거나, 시를 쓸 때 몇 글자짜리 단어를 사용할지를 생각하는 일 모두가 측정에 속한다. 또한 ‘과학’이 새롭고 다양한 것을 계속 탐구하고 발명해내면서, 개념적 필요성과 편의로 인해 ‘측정 시스템’은 새로운 단위를 지속해서 업데이트하게 되었다. 과학의 역사는 측정의 역사와 밀접한 관련이 있다. 과학과 측정이 서로를 진보시키기 때문이다.
이 책은 측정이 다소 ‘유동적’인 개념이었던 인류 초기부터, 측정 시스템을 ‘표준화’하며 확립해나가는 현재에 이르기까지 다양하게 사용되어온 측정 용어를 분야별로 알기 쉽게 설명한 안내서다. 기록으로 남겨진 단위 중에서도 측정이 과학에서 제일 처음 적용된 영역인 ‘천문’의 측정 단위에서부터, 모든 측정에서의 기준이 되는 ‘거리(길이)’의 단위, ‘일상생활’과 밀접한 연관이 있는 단위(음식, 액체, 종이와 출판, 직물과 옷감, 음악, 사진), ‘지구과학’에서 파생되는 지질학, 기상학, 광물과 금속, ‘생명과학’에서 파생되는 의학과 생명체, ‘자연과학’에서의 전기, 화학, 온도, 핵물리학과 원자물리학까지 다양한 분야를 전방위적으로 다루고 있다.

이 방대한 분야를 다룬 측정 용어에 대한 정의는 교과서와 학술 자료가 정의한 내용에 더하여, 실제의 사례를 들어 설명한 저자의 노력이 빚어져 더욱 귀한 참고 자료가 되었다. 저자는 옥스퍼드대학교 트리니티칼리지에서 금속학과 재료과학을 공부한 영국 재료과학원(the Institute of Materials, Minerals and Mining)의 회원으로, 측정 용어 및 개념어를 좀 더 자세히 이해할 수 있도록 풍부한 배경 지식을 곁들여 방주를 통해 그림, 표, 부가 설명 등으로 자세히 설명했다. 그는 과학과 기술을 전문 분야로 활동하는 과학 저널의 편집자이자 평론가로, 과학 분야의 개념을 쉽게 설명하는 장점을 살려 『모든 것의 측정: 측정 과학에 대한 그림 안내서』『해부학: 예술가와 학생을 위한 인체에 대한 완벽한 안내서』를 저술한 바 있다.
『측정의 과학』은 출간 당시 현지에서 “당신이 찾고 있는 분야의 측정 용어가 정확히 어떤 개념인지 모를 때 잘 정리된 색인의 도움을 받을 수 있을 것이다.” “교과서 개념의 접근과는 차별화된 실제의 사례에 기반한 용어 설명이 개념을 이해하는 데 확실한 도움이 된다.”라는 평을 받았다. 다양한 분야의 측정 용어를 일별하여 살피고 싶다면 이 책이 최고의 지침서가 되어줄 것이다.

목차

서론　7

지구와 생명과학　12
천문학과 점성술　14
거리　30
지질학　37
땅의 넓이　42
상업　48
의학　54
기상학　61
광물과 금속　67
시간과 달력　72
생명체　81

자연과학　86
화학　88
전기와 자기　94
온도　100
빛　106
수학　112
핵물리학과 원자물리학　124
에너지　130
속도와 흐름　136
질량과 무게　142

기술과 레저　148
컴퓨터와 커뮤니케이션　150
공학　156
재정, 동전과 화폐　162
음식　174
액체　180
종이와 출판　186
직물과 옷감　190
음악　196
사진　204

부록 1 SI단위　210
부록 2 기호와 약자　214
색인　216

출판사 서평

우리가 반드시 알아야 할 측정의 역사
“측정 시스템을 아는 만큼, 우리가 사는 세계를 더 잘 이해할 것이다”

역사상 가장 오래된 측정 단위는 BCE 3000년경에 등장한 이집트의 큐빗(cubit)이다. 큐빗은 팔뚝의 길이에 파라오의 손바닥 폭을 합친 길이로 선포된 단위였다. 큐빗은 지금도 쓰이는 개념이지만 팔뚝의 길이가 사람마다 조금씩 다른 데다 파라오를 직접 본 적이 없어 파라오의 손바닥 폭이 정확히 얼마인지 알 수 없기에 다소 ‘유동적’이었다. 1큐빗은 고대 이집트에서는 52.35cm, 고대 로마에서는 44.45cm, 고대 페르시아에서는 50cm로 규정하는 등 지역과 시대마다 조금씩 측정값이 달랐다.
인류 초기의 측정은 신체를 기준으로 했는데, 대표적으로 야드(yard, 가슴 한가운데부터 손가락 끝까지의 길이 91.44cm), 피트(feet, 발 길이 30.48cm), 인치(inch, 성인 엄지손가락 너비 2.54cm), 촌(寸, 가운뎃손가락의 첫째 마디와 둘째 마디 사이의 길이 3.03cm), 척(尺, 엄지손가락과 가운뎃손가락을 뻗은 길이 30.3cm), 발(把, 양팔을 활짝 벌린 길이 약 165cm)등이 있다. 집단이 점점 커지고 언어가 정교해지면서, 신체를 통한 측정으로는 개념과 사물　간의 비교가 충분치 않은 상황이 생겨나기 시작했다. BCE 2500년경에는 큐빗이라는 유동적인 단위가 ‘왕립주 큐빗(royal master cubit)’이라는 단위로 ‘표준화’되면서 거리, 넓이, 부피의 측정이 가능해졌고, 금이나 물 같은 특정 물질의 부피 대 질량 비율도 정확하게 측정할 수 있게 되었다.
이 책은 측정이 유동적이었을 당시의 단위인 ‘큐빗’, ‘스타디움’(고대 로마와 고대 그리스의 길이 단위), ‘로마마일’(고대 로마의 길이 단위로 현대의 법정 마일의 유래)에서부터 표준화된 단위인 ‘임페리얼 단위 체계’와 ‘SI단위 체계’까지를 다루고 있으며, 측정 단위의 어원과 시대, 나라마다 각기 달랐던 측정 용어에 대한 해석도 곁들여 풍성하게 전달한다.
또한, 이 책의 강점은 단순히 측정 용어의 과학적 개념을 설명하는　데서 그치는 것이 아니라, 측정이 ‘유동적’이었던 당시의 사회적 배경을 설명하며 해당 개념이 자리 잡기까지의 역사도 함께 소개하는 데 있다. 예를 들면 ‘땅의 넓이’를 재는 측정 용어를 설명하며 ‘하이드(hide)’라는 용어가 당시 영국에서 한 가족이 생계를 유지할 수 있는 정도의 땅 넓이(60에이커~120에이커)라고 약간은 모호하게 통용되었던 점을 서술하며, 시간이 지나며 이 개념이 세금 부과를 위한 기준 단위로 사용됐던 역사, 8하이드와 300하이드를 소유하고 있으면 각각 얼마의 세금을 내야 했는지도 상세하게 일러주는 식이다.

인류의 문명을 발전시킨 과학의 시작
“정확한 측정이 이뤄지면서 과학이 가능해졌다”

18세기 말, 프랑스는 자유, 평등, 박애를 부르짖는 시민 혁명이 한창이었다. 혁명을 이끌어낸 계몽사상가들은 ‘모든 시대에 모든 사람을 아우르는 척도의 필요성’을 인식했다. 프랑스혁명을 시작으로 대대적인 측정 단위의 개편이 시작됐고, 미터법(metric measures) 체계가 도입되었다. 모든 사람이 미터 단위를 똑같이, 그리고 정확하게 쓰게 하려고 유럽 전역과 나아가 전 ‘세계에 백금-이리듐 미터원기’ 또한 보급했다.
‘정확한 측정’이 이뤄지면서 공예, 건축, 무역, 교통 등 인간 생활의 많은 부분에 혁명적인 변화가 일어났는데, 그중 가장 중요한 변화는 ‘과학’이 가능해졌다는 것이다. 20세기에 들어 과학과 측정은 떼려야 뗄 수 없는 관계가 되었으며, 과학의 지속적인 발전으로 새롭게 측정해야 할 것들이 끊임없이 생겨났다. 1960년대가 되자 몇 년마다 SI단위(Syst?me International d’unit?s) 및 단위의 사용을 논의하는 국제도량형총회에서는 미터, 킬로그램, 켈빈, 초, 암페어, 칸델라, 몰의 7개 기본 단위에 대한 정의를 새롭게 내려 이 기본단위들로부터 다른 모든 단위를 파생하여 정의하도록 결정했다. 단위 간 비율의 일관성을 유지하기 위해 SI단위의 ‘일관성’을 확보하기 위한 노력도 강도 높게 이뤄졌으며, 수십억 톤이라는 많은 양의 무게를 표현할 때도 새로운 단어를 만들어내지 않고도 SI 접두어 표에 등재된 기가톤(gigaton)이라는 단위를 사용할 수 있도록 정비했다.

이렇게 측정은 물리학의 ‘옴’과 ‘암페어’, 화학의 ‘몰’과 ‘동위원소’의 단위와 같이 과학의 기초가 되기도 하고, ‘십진법’은 모든 종류의 계산과 수학적 사고를 가능하게 만드는 체계가 되기도 하며, ‘SI단위’는 세계를 측정하는 표준 도구가 되기도 한다.
이 책은 각각의 분야에서 가장 보편적으로 많이 활용하고 있는 측정 용어와 단위를 설명하며, 부록을 통해 국제도량형총회가 규정한 SI단위(기본 단위에서부터 보조단위, 유도단위, 접두어)와 보편화된 측정 기호와 약자를 살필 수 있도록 다루고 있다.

인류 초기의

작가정보

저자(글) 크리스토퍼 조지프

저자 : 크리스토퍼 조지프
Christopher Joseph
옥스퍼드대학교의 트리니티칼리지에서 금속학과 재료과학을 공부했고, 영국 재료과학원(the Institute of Materials, Minerals and Mining)의 회원이다. 과학ㆍ기술을 전문 분야로 활동하는 프리랜서 작가, 과학 저널의 편집자이자 평론가이다. 과학 분야의 개념을 쉽게 설명하는 장점을 살려 『모든 것의 측정: 측정 과학에 대한 그림 안내서(A Measure of Everything: An Illustrated Guide to the Science of Measurement)』『해부학: 예술가와 학생을 위한 인체에 대한 완벽한 안내서(Anatomy: A Complete Guide to the Human Body, for Artists & Students)』를 저술했다.

역자 : 고현석
〈경향신문〉 〈서울신문〉 등에서 국제부ㆍ사회부ㆍ과학부 기자로 활동했다. 인문ㆍ사회과학ㆍ우주과학을 넘나들며 다양한 분야의 책들을 우리말로 옮기고 있다. 연세대학교 생화학과를 졸업했으며 번역한 책으로는 안토니오 다마지오의 『느낌의 진화』와 『느끼고 아는 존재』 외에 『세상을 이해하는 아름다운 수학 공식』 『스페이스 러시』 『불공정한 숫자들』 『로봇과 일자리: 어떻게 준비할 것인가?』 『인종주의에 물든 과학』 『세상의 모든 과학』 『외계생명체에 관해 과학이 알아낸 것들』 『이스탄불 이스탄불』 『최초의 가축, 그러나 개는 늑대다』 등이 있다.

번역 고현석