종이에 그려진 흰색과 검은색의 줄무늬가 방향이 바뀐 것처럼 보이는 이유는 뭘까?
유리컵의 모양과 그 속에 든 물질에 그 답이 있다.
우선 인간이 세상을 인식하는 기본적인 방법 몇 가지를 알아야한다. 보통 빛은 물체에 반사되어 사람의 눈에 직선으로 들어온다. 그러나 공기보다 밀도가 높은 매질을 통과하는 광파는 속도가 늦어진다. 이 경우에는 컵 속의 물이 광파에 제동을 거는 것이다.
광파는 속도가 늦어지면 방향이 바뀐다. 물리학에서 쓰는 말로는 <굴절>이다. 이 개념은 별로 어렵지 않은 과학 지식이다.
이 이론을 더 설명하면, 유리컵을 모든 면이 굴곡진 수렴 렌즈라고 생각해 보자. 빛이 이 렌즈를 통과하면 굴곡진 모양 때문에 모든 방향에서 오는 빛이 굴절된다. 그리고 물이라는 밀도 높은 매질 때문에 굴절은 더욱 심해진다. 굴절된 광파들은 초점에 수렴되어 마주친다.
초점은 관측자의 눈과 유리컵 사이 어느 지점에 있다. 관측자가 보는 상은 서로 마주치는 광파가 만들어낸 것이다. 그러나 이 빛들은 이제 반대 방향으로 가기 때문에 줄무늬가 뒤집혀 보이는 것이다. 상은 물리학을 무시한 환상처럼 보인다. 그러나 이 상은 엄연한 현실이다.
서울경제파퓰러사이언스 편집부 / by Claire Maldarelli, photographs by Brian Klutch
