물리학 오디세이

“고대 그리스인들이 처음 제안한 원자의 개념에서 137억 2천만 년 전 빅뱅으로 탄생한 우주 이야기까지” 《수학 오디세이》의 앤 루니, 이번엔 물리학이다! '우주라는 거대한 책을 이해하기 위해서는 수학이라는 언어를 이해하는 법을 배워야 한다.' 갈릴레오 갈릴레이의 유명한 말이다. 숫자에 얽힌 기이한 사건에서 괴짜 수학자들의 일화까지, 수학의 놀라운 역사와 원리를 쉽고 재미있게 소개해주었던 《수학 오디세이》의 저자 앤 루니의 두 번째 역작, 《물리학 오디세이》가 출간됐다. 물리학은 모든 과학의 토대가 되는 기초 과학이다. 수학이라는 언어로 작성된 물리학이라는 도구를 이용해 우리는 우리를 둘러싼 세계를 탐구한다. 이 책은 물질이 더 이상 나눌 수 없는 원자들로 구성되어 있다고 처음 제안한 고대 그리스인들의 이야기부터 137억 2천만 년 전 빅뱅으로 탄생한 우주 이야기까지, 흥미진진한 물리학의 역사를 꼼꼼히 추적해 재미있게 들려준다. 앤 루니는 방대한 자료를 바탕으로 과학과 역사 등의 다양한 주제로 100여 권의 책을 집필했으며 전통 있는 아벤티스 과학서적상 후보로 끊임없이 거론되고 있는 작가이다. 《수학 오디세이》, 《물리학 오디세이》로 이어지는 그녀의 지적 탐험은 앞으로 의학, 철학 등의 분야로도 계속 만날 예정이다. 단언컨대, 올해의 가장 큰 화제는 힉스 입자!! 2012년 과학계의 가장 큰 뉴스는 단연코 힉스 입자의 발견이었다. 그리고 2013년 3월 14일, 유럽입자물리연구소(CERN)에서 '신의 입자'로 불리는 힉스 입자 발견을 공식 발표했고 올해 10월, 힉스 입자의 존재를 예측한 피터 힉스 교수와 프랑수아 앙글레르 교수가 노벨물리학상 수상자로 선정되었다. 이러한 화제들로 물리학계는 전에 없는 뜨거운 관심을 받고 있다. 힉스 입자 발견의 가치는 무엇일까? 입자에 질량이 부여되는 과정에 대한 가설인 힉스 메커니즘을 증명한 공로로 노벨물리학상이 수여됐다는데 입자는 뭐고 질량이 부여된다는 건 무슨 의미일까? 사실 그런 엄청난 의미를 짐작하기는커녕 먼저 입자, 분자니 소립자, 미립자니 하는 단어부터 헷갈린다. 분자가 작던가, 원자가 작던가? 쿼크, 글루온은 또 뭔가? 《물리학 오디세이》는 물질에 대한 탐구의 역사에서부터 시작한다. 원자론의 개념을 처음 제안했던 고대 그리스에서부터 그 후 아랍의 과학을 거쳐 르네상스, 계몽주의 시대 그리고 마침내 우주 물질의 기원을 밝힌 현대의 과학에 이르기까지 사물의 본질과 근원을 찾으려 끊임없이 노력했던 물리학의 역사를 소개한다. 아는 사람은 알고, 모르는 사람은 영 모르는 물리학 이야기 물질을 이루는 가장 최소 단위는 무엇일까? 빛의 속도를 측정하려는 시도는 과연 누가 무엇때문에 했을까? 관성, 중력, 운동에너지, 질량과 속도의 관계와 같은 말들이 의미하는 것은? 아인슈타인의 특수 상대성 이론 논문의 부록에 포함된 방정식이 의미하는 것은 과연 무엇일까? 물리학에 관련된 일상다반사의 이러한 질문과 의문들은 관심의 정도에 따라 아는 사람은 알고, 모르는 사람은 영 모르는 것들이다. 어떤 이는 의문을 가졌으니 만만치 않은 이론서를 뒤져서라도 알아내려 할 것이고, 어떤 이는 잠깐 의문을 품다 쉽게 잊어버릴 터. 《물리학 오디세이》는 이렇듯 심상하게 품을 수 있는 물리에 관련된 의문들을 자연스럽게 풀어준다. 가볍게 읽어나가다 보면 최소한 앞서의 궁금증 정도는 자연스럽게 알 수 있도록 도와준다. 시행착오와 오류, 우연과 기적의 역사 《물리학 오디세이》에서는 의문을 가지고 그 의문을 해결하기 위해 집요하게 파헤치는 과학자들의 뒷이야기까지 만나볼 수 있다. 뜨개바늘로 자신의 눈알을 이리저리 눌러서 변형되는 안구에 따라 색깔 감각이 어떻게 달라지는지 알아보려 한 뉴턴의 이야기나 번개가 전기와 관련이 있다는 사실을 밝히기 위해 빗속에서 연을 날리며 실험했던 벤자민 프랭클린의 이야기까지. 물리학의 역사는 수많은 과학자들의 시행착오와 오류, 우연과 기적의 역사였다. 자칫 엉뚱하기도 하고, 무모하리만치 위험해 보이는 그들의 실험이야기나 혹은 과학의 뒷이야기, 발견과 발명이 어떻게 탄생하는지를 《물리학 오디세이》를 통해 살펴볼 수 있다. 몸으로 직접 혹은 다양한 도구를 이용하는 실험에서부터 머릿속에서 생각해서 진행하는, 종이와 연필만으로 이루어지는 사고 실험까지 다양한 이야기들이 우리를 과학의 세계로 친절하게 안내해준다. 물리학계의 괴짜 과학자들 르네 데카르트는 일이 가장 잘 되는 시간이 침대에 누워 있을 때라고 말하곤 했고, 아침에도 늦게 일어나는 것으로 유명했다. 그가 생각해낸 정밀과학 분야에서 이룩한 최고의 업적이라는 찬사를 받는 직각 좌표계도 침대에 누워 날아다니는 파리를 보고 생각해냈다고 한다. 스웨덴 여왕의 개인 교사가 되어 매일 새벽 5시에 강의하게 된 것이 원인이 된 것인지 다섯 달 만에 폐렴으로 사망한 것을 보면 그것이 그저 게으름이라고 하기에도 뭣하다. 고전 역학에서의 운동량의 개념과 유사한 이론을 발전시켰던 장 뷔리당은 프랑스 왕비와의 불륜으로 격노한 프랑스 왕의 지시에 따라 자루에 담겨 세느 강에 던져져 죽었다고 전해진다. 과학에 대한 뜨거운 열정을 지니고 뛰어난 업적을 남겼던 뉴턴은 평소 까다롭고 거만한 성격으로 악명이 높았다. 특히 로버트 훅과는 평생 앙숙으로 지냈는데, 로버트 훅이 죽자 왕립 학회에 있던 그의 초상화를 없애버렸을 정도였다고 하니 그쯤 되면 광기라고 해도 되지 않을까. 우아함과 완전함의 이론, 물리학 물리학은 다른 방식으로 설명될 가능성이 없는 오직 하나뿐인, 그래서 가장 아름답고 우아한 이론을 추구하는 학문이다. 또한 물리학은 물질과 자연에 대한 일반적인 분석에서 우주가 어떤 방식으로 존재하는지를 이해하는 학문이다. 물질의 근본을 찾아 고민하고 연구하고 혼란에 빠지기도 하며 끊임없이 이어져온 가장 오래된 과학의 역사는 곧 물리학의 역사이다. 그럼에도 우리는 겨우 우주의 4%만을 알고 있을 뿐이며, 나머지 96%는 여전히 미지의 세계로 남아 있다. 인류가 우주의 비밀에 한 발짝 더 다가선 것만은 분명한 사실이지만, 물리학이 헤쳐나가야 할 세계는 아직도 넓고 깊다. 《물리학 오디세이》는 원자보다 작은 미립자의 세계에서 137억 2천만 년 전 빅뱅으로 탄생한 우주에 이르기까지 물리학의 역사를 꼼꼼하게 추적해준다.