컴퓨터가 움직이지 않는 이유도, 벽이 무너지지 않는 이유도, 63빌딩이 쓰러지지 않는 이유도 모두 마찬가지다. 이럴 때 그 물체는 평형상태에 있다고 얘기한다. (이밖에 돌림힘(토크)이라는 것이 0이어야 한다는 것도 있지만 넘어가자. 많이 알아서 불만인 사람들은 돌림힘까지 포함해서 얘기하고 있다고 생각하면 된다.)

하지만 이것은 이야기의 끝이 아니라 시작이다. 혹시 10원짜리 동전을 가지고 있으면 책상에 세워보자. 조금 노력하면 곧 세울 수 있을 것이다. 하지만 일단 세워도 유지하는 것이 쉬운 일은 아니다. 부주의하게 책상을 약간만 쳐도 곧 쓰러지기 때문이다. 집 밖 골목길에서 동전을 세우면 유지하기가 더 힘들다. 멀리서 차가 지나가거나 미약한 바람이 부는 등 동전을 흔드는 것들이 늘어나기 때문이다. 이렇게 외부에서 알게 모르게 조금씩 동전에 가해지는 작은 영향들이 있는데 이것을 동전이 이겨내면 흔들림이 줄어들면서 계속 서 있는 것이고 이겨내지 못하면 흔들림이 커지다가 결국 쓰러지고 만다.

여기서 깨달아야 할 매우 중요한 사실. 우리가 보기에는 동전이 완전히 정지한 채로 서 있는 것처럼 보여도 실제로는 그렇지 않다는 것이다. 장소에 따라 정도의 차이는 있지만 다양한 외부의 영향으로 동전은 끊임없이 흔들리고 있다. 이러한 외부의 영향을 없애는 것은 사실상 불가능하다. 따라서 어떤 물체가 제 자리에서 움직이지 않고 있다는 것은 단순히 전체 힘이 0이라는 것뿐만 아니라 실질적으로는 외부의 영향을 이겨내고 있다는 것까지 의미하는 것이다. 마치 설악산 흔들바위가 흔들흔들 하면서 오랜 세월을 그곳에 있었던 것처럼.

만약 물체가 외부의 영향을 이겨내지 못하면 어떻게 될까? 그러면 물론 현재 위치에서 움직이게 된다. 때로는 무너지거나 깨어질 것이다. 하지만 결국은 새로운 평형위치를 찾아갈 것이다. 그리고 그 새로운 위치에서 다시 외부의 영향에 따라 진동을 시작할 것이다. 쓰러진 동전처럼. 결국 세상 모든 곳에는 다 진동이 숨어 있다. 시계추의 운동이나 용수철에 매달린 물체의 운동과 같이 단순한 것, 철판의 진동처럼 쉽게 알아차릴 수 있는 것 이외에도 세상 모든 것은 각자 알게 모르게 진동을 하고 있는 것이다.

아마도 독자들은 초등학교 때부터 용수철 운동에 대해 배웠을 것이다. F=-kx, 훅(Hooke)의 법칙, 사인곡선 등을 기억하는 사람도 있을 것이다. 하지만 별로 신기하지도 않은 이 용수철을 초중고 내내 지겹도록 붙잡고 있는 이유에 대해 들어본 사람은 그리 많지 않을 것이다. 그 이유는 바로 이 용수철의 운동, 즉 진동이 세상 모든 곳에 숨어 있기 때문이다. 독자 스스로가 이 숨어 있는 진동을 발견하고 깨닫기 시작하면 어느 순간 지겨움의 하품이 경이의 탄성으로 바뀌게 될 것이라 믿는다. (필자는 개인적으로 이런 중요성을 깨닫게 해주는 교육이 우리나라에서 잘 이루어지지 않는 것에 안타까움을 느끼곤 한다.)

진동이라는 개념의 중요성이 아직도 미심쩍은 사람들을 위해 덧붙이자면 진동은 초중고는 물론이고 대학에서 물리학을 전공하면 4년 내내 배운다. 대학원에서도 석사, 박사과정 내내 배우고 또 배운다. 역학에서, 전기회로에서, 파동과 빛에서, 양자역학에서, 고체 안에서, 소립자에서, 그리고 심지어는 초끈이론에서까지 언제나 물리의 기본이기 때문이다.

휴대전화기 줄을 잡고 전화기를 흔들면 훌륭한 진자가 된다. 매달린 전화기를 손으로 툭 치면 한 번 왕복할 때 걸리는 시간이 있다. 이것을 주기라고 한다. 주기는 줄이 길면 길어지고 짧으면 짧아진다. 하지만 일단 줄의 길이가 정해지면 주기도 정해진다. 따라서 주기는 그 진자가 가지고 있는 고유의 특성이라 할 수 있다. 벽을 발로 찰 때 그 벽이 진동하는 주기, 연못에 돌을 던졌을 때 물결이 위아래로 진동하는 주기에 이르기까지 각각 진동하는 것은 모두 고유의 주기가 있는 것이다. 바이올린 줄을 팽팽하게 하여 소리를 조절하는 것도 팽팽한 정도에 따라 고유 진동주기가 정해져 있기 때문에 가능한 것이다. 또한 우리 주변에 있는 대부분의 시계는 수정의 고유 진동주기가 1/32768초로 정해져 있는 것을 이용한다.

어떤 진자에서 고유 진동주기에 맞추어 외부에서 힘을 가할 경우 진폭을 크게 할 수 있는데 이것을 공명 혹은 공진이라 한다. 예를 들어 그네를 밀어주는 것처럼 주기에 맞춰 휴대전화 진자에 힘을 가하면 진폭이 꽤 커진다. (반면에 엇박자로 힘을 가하면 거의 멈춰버리게 할 수도 있다.) 이런 공명 현상은 일상생활에서 매우 많이 이용된다. TV 채널을 변경하여 방송을 바꾸는 것도 사실은 TV의 고유 진동주기를 바꾸어서 외부에서 날아오는 특정 방송국 전파의 진동주기와 맞추는 것이다. 또한 바이올린 같은 현악기는 울림통 재질과 형태에 의해 고유 진동주기가 달라지는데 이것이 줄의 진동주기와 맞아떨어져 공명이 잘 일어나도록 제작된다.