제2권: 역학 — 운동의 세계

Chapter 1: 운동과 힘

3. 진동과 파동 소개

3-1. 용수철과 조화진동: 주기, 진폭, 주파수

왜 "반복"이 특별한가? — 세상을 움직이는 리듬

심장이 뛴다. 1분에 약 70번. 태어나는 순간부터 멈추는 순간까지 쉬지 않고 반복한다.

시계의 추가 왔다 갔다 한다. 기타 줄이 떨린다. 지구가 태양 주위를 돈다. 전자가 원자 속에서 진동한다. 당신의 스마트폰 속 석영 결정이 1초에 3만 2천 번 이상 떨린다 — 바로 그 진동 덕분에 시계가 정확하게 돌아간다.

세상 곳곳에서, 규모를 가리지 않고, 무언가가 반복적으로 왔다 갔다 하고 있다.

그런데 놀라운 사실이 있다. 심장 박동, 기타 줄, 시계 추, 스마트폰 석영 결정 — 이 모든 것이 하나의 동일한 수학적 패턴으로 설명된다. 용수철에 매달린 작은 추가 왔다 갔다 하는 바로 그 패턴이다. 물리학에서는 이것을 조화진동(harmonic oscillation)이라 부른다.

왜 전혀 다른 현상들이 같은 패턴을 따르는 걸까? 그리고 그 패턴의 정체는 무엇일까?

이번 절의 핵심 질문: "왔다 갔다 하는 운동에는 어떤 보편적 규칙이 숨어 있는가?"