책소개
쉽고, 아름답고, 명쾌한 ‘우주 미스터리’에 관한 거의 모든 것『모든 순간의 물리학』은 20세기 이래로 물리학에 불어닥친 혁명의 두드러진 특징과 이로 인해 포문을 열게 된 새로운 문제와 신비를 살펴보는 책이다. 총 일곱 개로 구성된 강의는 20세기 물리학의 혁명을 일으킨 핵심 이론들뿐 아니라 가장 최근에...
총 7장으로 구성되어있는 이 책은 여러 물리학의 이론에 대해 서술하고 있다. 일반상대성이론, 양자역학, 우주의 구조, 입자, 공간 입자, 가능성과 시간 그리고 블랙홀의 열기, 우리 인간이라는 존재라고 나누었다. 일반상대성이론에서는 아인슈타인이 주가 되어 이야기가 이어진다. 아인슈타인의 주장을 이야기하고 아인슈타인 방정식에 관해 이야기하기도 한다. 양자역학에서는 막스 플라크, 닐스 보어, 베르너 하이젠베르크 등등의 익숙하기도 하고 낯선 이름들이 나오며 여러 과학자의 주장 및 증명을 보여준다. 그런 과정에서 양자역학의 정의를 제시한다.
‘이 책에 소개된 강의들은 현대 과학에 대해 아예 모르거나 아는 것이 별로 없는 사람들을 위한 것입니다.’ 시작부터 아주 명쾌하지 않은가? 작가가 독자들의 마음을 알고, 책을 쓰지 않았을까 즐거운 상상을 해본다. 이 책에서는 20세기를 구성한 물리학의 혁명과 그 혁명으로 포문을 열게 된 새로운 문제, 그리고 그 신비에 대해 간략히 알아봄에 목적이 있다. 또한, 이런 강의를 책자로 준비한 이유는 과학이 우리에게 이 세상을 조금 더 잘 이해하는 방법을 가르쳐주기도 하지만 아직 우리가 모르는 것들이 얼마나 광범위하게 많은지도 알려 주기 때문이다.
<책내용>
이 책은 일반상대성이론과 양자영학이라는 두 가지 이론에 대해 중점적으로 설명하고 있는 책이다. 이외에도 일반상대성이론과 양자역학이 적용된 우주, 블랙홀에 대한 설명도 하고 있다. 일반상대성이론에서는 중력장에 의한 공간의 휘어짐, 시간의 상대성을 설명하고, 양자 역학에서는 에너지의 양자화, 불확정성의 원리를 설명한다. 인간의 우주관에 대한 역사, 블랙홀에 대한 자신의 이론을 펼치면서 인간이라는 존재에 대한 질문을 남기면서 끝난다.
‘모든 순간의 물리학’은 카를로 로벨리가 쓴 과학 교양서이다. 저자는 우주론부 터 양자역학까지 다양한 분야의 이론을 소개하는데, 이를 통해 세상 만물에는 어떤 법칙이 숨어 있는지 탐구한다. 우주의 탄생에서부터 현대물리학까지의 역 사를 다루면서, 독자들이 자연스럽게 이해할 수 있도록 친절하게 설명한다. 또 한 시공간이라는 개념을 중심으로 세계를 바라보는 방법을 알려준다. 즉, 아인 슈타인의 상대성이론처럼 특수한 상황에서만 성립하는 가설이 아닌, 보편적으 로 적용되는 원리를 다룬다. 이러한 내용들은 과거로부터 현재까지를 아우르는 통찰력을 제공한다. 예를 들어, 중력파 검출 실험이나 블랙홀 증발 현상같이 오늘날 밝혀진 사실이지만 아직 대중화되지 않은 주제나, 지구온난화 문제 같 이 전 세계인들의 관심사이기도 한 이슈들을 다루고 있다.
광대한 우주 공간의 신비, 그 안의 우리, 인간이라는 존재는 무엇인가라는 근원적 물음에 대한 답을 제시하고자 하는 책 ‘모든 순간의 물리학’은 20세기 이래로 물리학에 불어닥친 거대한 혁명의 가장 두드러진 특징과, 이 혁명으로 포문을 열게 된 새로운 문제 그리고 그 신비를 간략히 살펴보고 있다. 여러 가지 이론들의 단순한 나열이 아니라, 정반합의 변증법적인 변화 과정처럼 우주에 관한 새로운 그림을 향해 어떤 이론들이 탄생하고 상호 영향을 주고받아 변화하며, 결국 결합하여 새로운 이론이나 아이디어로 나아가는지 잘 보여주고 있다. 현대 물리학을 거의 모르거나 아예 모르는 나같은 사람도 이해할 수 있도록, 수식 없이 전문적인 용어 사용을 극히 절제하면서 일상생활에서 쉽게 접근할 수 있는 것에 대한 비유를 통해 아주 쉽게 설명하고 있었다.
이것은 분명 과학책인데, 읽으면서, 그리고 읽고나서 아름다운 수필을 읽은 느낌이 든다. 일반인이 보기에 고리타분하고 딱딱하기만 할 것 같은 이론물리학자가 이토록 아름다운 수필을 썼다는 것으로부터 많은 생각을 해본다.
저자는 인류의 모든 지식 중에서 상대성이론이 단연 특별한 이유는 어떻게 작용하는지 그 원리만 알게 되면 말도 못하게 간단하기 때문이라고 말했다. 아인슈타인이 상대성이론을 발표하고, 아이작 뉴턴의 사물을 추락시키는 힘과 서로 논리적으로 맞지 않음을 발견하고 그 부분을 집중적으로 연구해서 완벽한 해답이 적힌 일반상대성이론을 발표했다고 한다. 그리고 그의 논문 내용들은 현재의 기술로 재확인되고 증거되었다고 한다.
아인슈타인의 이론은 기본적인 직관, 즉 공간과 장이 같다는 개념에서 만들어진 결과라고 한다. 순간이라는 개념은 시간과 장소를 포함 하고 있으며 그것은 일정한 물리학 규칙에 갖혀 있다. 그 물리학 이론은 검증되어 있는 것도 있지만 중력파처럼 최근에서야 검증된 이론도 있으며 아직 다른 물리학 이론들에 대한 검증 작업이 이루어지고 있다는 걸 알 수 있다.
원제는 ‘Seven Brief Lessons on Physics’이다. 역자가 왜 책 제목을 ‘모든 순간의 물리학’이라고 했는지 이해는 되지 않지만, 책 내용처럼 꽤 낭만적인 느낌을 주어 나쁜 선택이라고 생각되지는 않는다. 게다가 우리는 매 순간 물리현상 속에서 살아가가고 있는 것도 사실이다. 숨 쉬는 것부터 죽는 순간까지 자연의 물리법칙에서 한 치도 어긋남 없이 정해진 질서 속에서 살아가는 것이다.
그러나 물리학은 수학만큼이나 학생들을 괴롭히는 과목이다. 이 책을 읽다 보니 문득 물리학 때문에 고생했던 학창시절이 떠오른다. 중고등학교 시절 물리학은 난공불락의 요새처럼 거대한 벽이었다. 물리학의 가장 기본적인 법칙인 뉴턴의 역학조차 쉽게 이해되지 않았다. 관성, 가속도, 작용반작용의 법칙만으로도 우주의 모든 현상들을 설명할 수 있다고 하는데, 그 단순함에도 매료되었지만 깊이 있는 이해는 못한 채 공식만 외우고 문제풀이에만 매달리는 수준이었다. 중력이라는 개념도 제대로 이해하지 못해 물리학은 늘 낙제를 면치 못했다. 중고등학교 시기는 물리학은 마음을 선뜻 내어주지 않는 짝사랑의 대상이었던 것이다.
모든 순간의 물리학은 상대성이론, 양자역학, 우주의 구조, 입자 등 우리가 살아가는 세상의 기본을 설명해주는 이론들을 다루고 있다. 사실 다루고 있는 소재 자체가 쉽고 가벼운 내용이 아니어서 그랬는지, 집중을 하지 못해서 그랬는지는 모르겠지만 책이 그리 두껍지 않았음에도 읽는데 꽤 오랜 시간이 걸렸다. 이 책을 완벽하게 이해하려면 더 많은 물리적인 지식이 필요할 것 같다.
이 책을 읽고 나서 든 생각을 솔직하게 쓰자면, 내가 순수과학자가 되기는 힘들겠다는 생각이었다. 물론 이 책에서 소개한 것과 같이 세계적으로 유명한 과학자들만 있는 건 아니지만, 양자역학이니 블랙홀이니 하는 것들에 대해서 실제로 보지도 못하면서 이런 수준의 이론들을 끌어낼 수 있다는 게 경이롭게 느껴졌다.
1. 들어가며
학창시절 과학은 내가 꽤 좋아했던 과목이었다. 항상 들고 다니던 책 역시 과학책이었고. 중학교 때까지 줄곧 과학책만을 읽던 내가 고등학교 진학 후에는 문과를 선택했고 대학생이 되고나서부터는 과학과 관련된 책은 거의 읽지 않았다. 특히 과학 분야 중에서도 물리는 평생에 걸쳐서 읽은 책이 손에 꼽을 정도인데 이 책은 유독 눈이 갔다. 곰곰이 생각해보면 아마도 작년에 인상깊게 본 영화 <인터스텔라>의 영향으로 보인다.
이 책은 '물리학 서적은 안팔린다'는 편견을 깨고 베스트셀러 1위에 올랐다고 한다. 물리학책이 베스트셀러에 올랐다는 그 사실 자체만으로도 눈길을 끌기에 충분했다. 아마도 물리학이라는 분야 자체가 일반인들이 쉽게 접근하기가 어렵기 때문이라 생각된다. 그래서 잠시 화제가 된 것 정도가 아니라 베스트셀러에 올랐다는 사실이 묘했다.
직접 펼쳐보니 웬걸 기대했던 것보다 상당히 흥미로웠다. 아마 중학생 때 읽었더라면 여전히 어렵게만 다가왔을지도 모르겠다.