이공계열에서는 물리학이 대부분 필수과목이다. 지난 10여년 기초물리학을 가르쳐오면서 가장 자주 받았던 질문은 물리학을 잘 배우는 방법에 관한 것이다. 잘 하고 싶은데 방법을 모르겠고, 많은 시간을 들였는데 나오는 결과는 기대 이하라는 것이다. 잘 배운다는 것은 현실적으로 대부분 시험을 잘 본다는 것을 의미한다. 그래서 개인적으로 지도를 해 보면서 이 문제가결정적으로 물리학을 이해하지 못한 것에 있다는 것을 알게 되었다.
문제는 사고의 방법에 관한 것이었다. 물리학적 사고방법이란 문제를 물리학적 논리로 인식하여 접근하고 정리하며, 이해하고 해석하는 것이다. 이를 위한 기본 전제나 자연을 바라보는 철학이 있다. 이것을 토대로 내용이 하나하나 쌓여 물리학이라는 커다란 실체로 나타나는 것이다.
물리학의 기초 혹은 뼈대를 이해하고 맛을 알면 뼈대에 살을 붙이는 것은 배우는 사람 스스로에게 달려있다. 각자의 근기에 따라 배움의 모양과 크기가 달라진다. 나의 배움이 남과 다르다고 실망하거나 좌절할 필요도 우월해 할 필요도 없다. 내 것은 남의 것과 다를 수밖에 없는 것이 자연이다. 비교하는 것이 어떤 의미에서 무의미한 것임을 알게 되면 배우는 과정에서 느꼈던 여러 가지들이 모두 살이 되고 피가 되어 있음을 보게 될 것이다. 배움이 더디거나 힘들거나 어렵거나 지치거나 빠르거나 쉽거나 즐겁거나 만족스럽거나 한 것이 모두 필요한 것이다.
잘 배우기 위해 현실적으로 가장 효율적인 것이 무엇일까 보면, 문제를 잘 많이 풀어보는 것이다. 많이 풀어 문제의 형식에 익숙해져서 유사한 문제를 잘 풀어내는 것이 아니라, 잘 푸는 연습을 많이 하는 것이 좋다는 것이다. 잘 풀어본다는 것은 문제의 핵심을 정확히 이해하여 관련된 기본 원리, 법칙, 정의, 규칙을 기억해내고, 문제를 간단한 구조로 재해석하여 이 원리, 법칙, 정의, 규칙들과 결합하여 정리한다는 것이다. 그러면 문제의 답인 미지의 물리량과 문제에서 주어진 조건들을 원리, 법칙, 정의, 규칙 등으로 연결하여 방정식을 식을 세울 수 있고, 이 방정식에서 답을 구할 수 있다.
이 책은 이러한 생각을 바탕으로 엮었다. 원리, 법칙, 정의, 규칙들에 대한 기본 문제들을 중심으로 매일 매일 꾸준하게 몇 문제씩 1년 정도 스스로 공부하는 것을 염두에 두고 구성하였다.
직접계산을 하는 과정도 잘 배우기 위해 매우 중요하다. 연필로 종이위에 계산을 해도 좋고, 계산기를 사용해도 좋다. 숫자로 직접 계산하는 것을 귀찮아하지 말기 바란다. 문제를 풀어 답을 구하는 것에 집중하지 말고 풀어가는 과정과 문제와 결과에 대한 의미를 항상 생각하기를 바란다. 답을 구하다가 틀려도 좋다. 틀린 것은 틀린 것 자체로도 의미가 크다. 틀린 과정을 잘 살피면 문제를 바라보는 사고방식의 오류를 알게 되고 그것이 더욱 깊이 기억에 남기 때문이다. 반드시 핵심을 이해하면서 문제를 풀어보길 바란다.
문제를 푸는 방법이 여럿 있을 수 있다는 것도 항상 생각하길 바란다. 방법이 유일할 수도 있지만 여러 방법이 있는 경우도 많다. 이렇게 문제를 풀어가다 보면 각자 공부하고자 하는 전공에서 더욱 깊이 있는 공부를 할 때 많은 도움이 될 것이다.
혹 있을 수 있는 오타, 탈자, 문맥이 매끄럽지 않은 것들에 대하여 독자들의 너그러운 이해를 구하는 바이다.
끝으로 책의 필요성을 일깨워주었던 학생들, 출판사의 대표님 그리고 책을 꼼꼼하게 챙긴 한수인 팀장님, 나상욱 부장님, 이름은 모르지만 그림과 편집을 해 주셨던 분들, 책의 표지 디자인 작업을 해 주셨던 분들 등 이 책이 나오기까지 보이지 않게 기여해 주신 모든 분들께 감사의 마음을 전하고 싶습니다.
2017년 8월
최진문
