시라쿠사의 천재, 아르키메데스
시라쿠사의 아르키메데스(Archimedes of Syracuse)는 수학자이자 물리학자, 엔지니어, 발명가, 천문학자로 활약한 인물로, 고전 고대 최고의 과학자 중 한 명으로 평가받습니다.
그가 남긴 발명과 발견은 오늘날까지도 우리 생활 곳곳에 살아 있습니다. 물을 퍼 올리는 기계인 아르키메데스 나사, 복합 도르래, 선반, 톱니바퀴, 그리고 "나를 딛고 설 곳을 주면 세상을 움직이겠다"는 명언으로 상징되는 지렛대의 법칙이 대표적입니다. 여기에 전쟁 기계 설계까지 맡았으며, 무엇보다도 유체정역학의 핵심인 아르키메데스의 원리로 과학사에 길이 남았습니다.
히에로 2세 왕의 의심: 왕관은 순금인가?
시라쿠사의 왕 히에로 2세(Hiero II), 아르키메데스의 친척이기도 했던 그는 금세공인에게 황금 왕관 제작을 의뢰했습니다. 그러나 왕관을 받아 든 왕은 사용된 금의 '순도'에 의심을 풉니다. 작업비로 지급한 금의 일부가 은이나 구리 같은 값싸고 가벼운 금속으로 바뀌었을지도 모른다는 생각이 들었기 때문입니다.
왕은 아르키메데스에게 확인을 요청했습니다. 왕관이 순수한 금으로 만들어졌는지, 즉 오늘날 말하는 '전문 감정'을 부탁한 셈입니다.
해법의 실마리는 분명했습니다. 왕관의 부피를 알아내면 되는 것입니다. 금세공인이 금보다 가벼운 은이나 구리를 섞었다면, 같은 무게라도 왕관의 부피는 순금일 때보다 커질 수밖에 없습니다. 문제는 왕관을 훼손하지 않고 부피를 어떻게 재느냐였습니다.
목욕탕에서 번뜩인 영감, "유레카!"
오랜 고민 끝에 아르키메데스는 잠시 쉬어가기로 하고 목욕을 했습니다. 그런데 욕조에 물을 가득 채운 것도 모른 채 몸을 담그자 물이 넘쳐흘렀습니다. 바로 그 순간, 과학자는 외쳤습니다. "유레카(Eureka)!" — 해답을 이미 손에 넣은 것입니다.
물에 잠긴 물체의 부피는, 그 물체가 밀어낸 물의 부피와 정확히 같다.
실험의 결과: 드러난 금세공인의 눈속임
아르키메데스는 왕관을 물속에 담가 밀려난 물의 양을 측정했습니다. 이어 같은 무게의 순금 덩어리로 똑같은 실험을 반복했더니, 순금이 밀어낸 물의 양이 왕관보다 적었습니다. 즉, 왕관의 부피가 더 크다는 뜻입니다. 결국 금세공인은 금에 가벼운 다른 금속을 섞어 눈속임을 한 것이었습니다. 아르키메데스의 전문성은 금세공인의 처형으로 이어졌습니다.
이미지 출처: Zena(제나)
