개정판 서문· 5
서론·7
1장 형태와 물질·19
물질의 세 가지 상태―기체, 액체, 고체 | 시간 그리고 모든 것들의 점진적인 흐름 | 균등화 과정―높은 곳에서 낮은 곳으로, 고온에서 저온으로 | 세포구조―안으로부터의 형성 | 결정구조―밖으로부터의 형성 | 탈수, 부패, 부식, 마모, 산화 | 결, 나무, 연철 | 새로운 소재
2장 구조·67
경제성 원칙―최소에서 최대를 얻는 방법 | 형태를 결정하는 힘―인장력, 압축력, 굽힘 힘, 전단력, 비틀림 힘 | 인장 구조―유연하면서 가벼운 | 압축 구조―견고하면서 무거운 | 동물의 구조 | 인간의 정교한 구조적 형태 | 삼각형, 구, 돔 | 미래의 구조―유연성을 통해 얻는 힘
3장 크기·113
상대적 크기와 절대적 크기 | 아주 작은 것들의 형태 | 중력의 영향을 받지 않는 형태들 | 아주 큰 것들과 역학적 상사 법칙 | 크고 작은 생명체의 패턴 | 일과 운동―크기의 이득과 손실 | 인간의 구조와 크기
4장 기능·147
기능과 형태―가깝지만 같지 않다 | 시장에서의 선택 | 특화된 형태―정교하게 조정된 형태 | 일반화된 다목적 형태 | 기능, 시간, 변화―모든 것이 거치는 과정 | 왜 어떤 형태는 계속 유지되는가?
5장 세대와 과거의 영향·177
최초의 도구 | 발견과 발명 | 최초의 발견 | 새로 발견된 것들로의 개선 | 아이디어의 차용 | 독립적인 발견과 기술의 확산 | 진정한 창조 | 지식의 근친교배와 이계교배 | 동물에서 기계적 힘으로 | 변화 후에 남는 것
6장 환경·209
환경의 차이와 형태의 변화 | 장인이 제작한 제품의 개성 | 작업장과 공장 | 대량생산, 분업, 표준화
7장 통일과 유사성·233
피보나치수열 | 황금률 | 대칭 | 유선형 | 공간 분할 | 조밀 구조 | 육각 네트워크
8장 우연과 비합리성·269
우연의 명령 | 존재하지 않지만 존재해야 하는 것들 | 진화와 우연
옮긴이의 글·283
미주·287
참고문헌·300
찾아
나무의 뿌리, 인간의 다리뼈, 비행기의 날개
책의 저자 크리스토퍼 윌리엄스는 우리가 평소에는 거의 의식하지 못하고 지나치는 현상들 그리고 너무 당연해 보여 주의를 기울이지 않는 것들을 마치 날카로운 메스를 든 외과 의사처럼 정밀하게 파고든다. 모든 평범한 것들을 평범하지 않은 시선으로 바라보고, 주목하지 않은 모든 것에 저자는 자신의 삶에서 얻은 과학적 통찰을 선보인다. 이 책의 장을 나누는 구분이기도 하는 물질, 구조, 크기, 기능, 세대, 환경 등에 따라 형태가 어떻게 구축되고 변화, 진화되었는지를 살펴본다.
먼저 형태의 기본을 이루는 물질, 그중에서도 지구상에 존재하는 물질의 구조는 환경으로부터 받는 힘에 저항하는 방식으로 결합한다. 예컨대 나무의 뿌리, 인간의 다리뼈, 비행기의 날개는 모두 지탱하기 위해 존재하지만, 그 구성과 구조는 다르다. 인간의 다리뼈는 나무의 뿌리보다는 덜 유연하지만, 비행기의 날개보다는 유연하다. 실제로 인간의 다리뼈 중심부는 매우 단단하지만, 끝부분은 놀랍도록 유연하며 이 둘은 매우 조화롭게 구성된다. 동물 뼈의 끝부분은 무수히 많은 ‘잔 기둥’들에 의해 유연성이 구현되지만, 비행기의 날개는 그러지 못하다. 그렇지만, 인간은 비행기 날개를 설계할 때 이를 형태적으로 모방하고 극복하려고 한다.
한강철교와 새의 구조
세상의 모든 형태는 팽팽하게 만드는 힘, 압축을 받는 힘, 비틀리게 만드는 힘, 어긋나게 만드는 힘, 구부러지게 만드는 힘에 영향을 받는다. ‘구조’는 이 힘들(응력을 효율적으로 받아들이는 형태의 조건 중 하나이다. 구조에서 흥미로운 점은 경제성을 추구한다는 점이다.
익숙한 예를 들어보면, 인간 신체의 구조는 놀라운 능력을 발휘하지만, 새(조류의 구조에 비해 경제성은 낮다. 인간을 비롯한 육상 동물의 구조는 고체(뼈와 액체(골수로 이뤄져 있지만, 조류는 텅 빈 튜브 형태를 띤다. 조류의 뼈는 투명할 정도로 매우 얇지만 작은 구슬 모양으로 이뤄져 강도를 높이며, 응력을 강하게 받는 날개의 뼈는 삼
