장회익의 자연철학 강의


2 고전역학: 견적(見跡) – 소의 자취를 보다

장회익 지음 |  [추수밭]

 


근대 철학 근대 과학의 토대를 마련한 거인

 


[1] 데카르트


지난 1장에서는 조선 시대의 학자 여헌 장현광(1554-1637) 선생의 삶에 대한 이해를 더했고, 이치 추구의 바른 방향을 여헌 선생이 제시했던 배경을 확인했다. 여헌 선생이 77세의 나이였던 1631년에는 아직 서양의 과학이 본격적으로 들어오기 전이었다. 따라서 여헌 선생이 사실상 독자적으로 자연의 이치 추구하는 바른 방향을 제시하며 우주설 펴냈다. 안에는 <답동문>이라는 제목의 글이 있는데, 여기에서 저자는 상상의 어린이(동자)’ 설정하여 동자가 자연과 우주에 대해 묻는 장면에 저자(여헌 선생) 이에 답하는 형식의 글을 썼다. 한편 여헌 선생은 17세가 되던 해에 우주요괄첩이라는 일종의 개인 비망록 혹은 가죽 다이어리(수첩) 만들어 평생 자신이 추구해야할 학문의 분야와 공부에 대한 자신의 다짐을 써놓고  83세에 세상을 떠날 때가지 평생(임진왜란으로 집이 불타 떠돌며 생활하던 시기를 포함하여) 품에 넣고 다녔다. 여헌 선생은 우주요괄첩 다른 이들에게 보여주지 않았다고 한다. 수첩은 소년 여헌의 학문적 출사표이자 포부이기도 했다. 다시 말해 당시 사대부들의 공부방식이 학문의 스승이 되는 성인들의 인품과 학식을 따르고 경전에 대한 주석을 다는 정도의 학문 활동이었음에 반해, 여헌 선생은 학문의 영역에 성역이란 없음을 밝힌 것이었다. 여기에는 성인이라도 피할 없었다. 당시의 시대를 고려해보면 위험한 발상이었던 것이다. 그러나 여헌 선생은 자신이 판단하기에 의심스러운 점을 따져보고 이치를 캐묻겠다고 다짐했다는 점에서 매우 특별한 사례이기도 하다.

 


서양(당시의 유럽)에도 여헌 선생과 비슷한 견해를 가졌던 사람이 있었다. 게다가 여헌 선생과 거의 동시대 인물들이었다. 바로 이번 2장에서 주로 언급되는 데카르트와 뉴턴이다. 사람은 수학이라는 실증적 도구를 활용하여 현실에 드러난 이치의 궤적 찾아냈다고 장회익 선생은 평가한다. 여헌 선생은 새로운 수학을 충분히 익히지 않았고(물론 당대에 조선에서도 예를 들면 정수론 같은 이론은 서양의 학문에 뒤떨어지는 수준은 아니었다고 하지만), 이치를 밝히기 보다는 인식의 제시하는데 머물렀다는 아쉬움이 있다. 데카르트는 41세에 방법서설(1637)이라는 책을 썼다. 책에서 데카르트는 학문을 위한 진리 탐구 방법론을 기술했다. 이는 방법론의 측면에서 여헌의 <답동문> 견주어볼 하고, 데카르트가 보다 본격적으로 세상의 다양한 현상과 대상에 대한 지식을 논의하는 세계 여헌의 우주설 비견된다고 저자는 지적하고 있다. 데카르트는 방법서설에서 자기 자신 이외에 어떤 스승에게도 의존하지 않고 자신의 앎을 추구하고자했다.

 


세상이라는 속에서 공부하고 얼마간의 경험을 쌓는 년의 세월을 보낸 , 나는 어느 자신 속에도 연구할 있다는 것과, 길을 선택하는 데에 정신력을 기울여야겠다는 결심을 하게 되었다.” (방법서설부분 재인용)

 


데카르트는 세상이라는 거대한 보고 싶어 대도시 파리로 갔다. 파리의 흥청망청한 사교계에 입문하여 유흥에 젖어 있던 생활을 하다가 당시에 유클리드 기하학을 거론하던 파리의 지성계에 매료되었다. 이후 거처를 옮겨 은둔하다시피 하며 수학과 과학에 몰두했다고 한다. 물론 데카르트는 공부만 것은 아니었다. 승마와 검술을 배우고, 자신의 시간을 확보하는 조건으로 보수를 받지 않고 군복무를 하기도 했다. 그렇게 데카르트는 군인의 신분으로도 앎에 대한 탐구를 지속할 있었다.   

 


한편 데카르트가 방법서설을 썼던  (1637) 메르센 신부라는 사람에게 보낸 편지에서 책의 의도에 대해 밝히고 있는 부분을 다시 살펴보는 것도 흥미롭다.

 


나는 책의 제목을 방법에 관한 논고 아니라 방법에 관한 서설이나 견해 정한 것은, 여기서 의도가 방법을 가르치려는 것이 아니라 단지 그것에 대해 말해보려는 것에 있다는 것을 보여주기 위함이다.” (방법서설)

 


다시 말해 데카르트는 방법서설에서 자신이 알고 있는 것을 알려주마 자세로 책을 것이 아니라, ‘나는 앎에 이르는 , 진리를 탐구를 위해 이런 식으로 공부를 하겠다라고 선언하고 있다는 점을 데카르트 자신이 편지에서 직접 밝히고 있다는 점이다.

 


여헌과 데카르트의 다른 공통점은 여헌과 데카르트 모두 곳에 오래 정착하지 않고 떠돌아다니다시피 했다는 점이다. 여헌 선생은 임진왜란을 만나 집이 불타고 지인의 집을 전전하며 다녔던 시기가 있으며, 데카르트의 경우에는 어머니의 유산을 물려 받은 여행을 다니며 지식인들을 찾아다녔던 것이다. 하지만 이러한 유동적인 여건 속에서도 공부 계속할 있었던 것은 사람의 의지가 무엇보다 중요했다고 있다. 사람 모두 생애의 어느 시점에서 학문에 전념하겠다는 각오를 다지며 뜻을 세웠기 때문이다. 점이 특히 인상적이다. 여헌의 비밀 다이어리 혹은 가죽 수첩에 해당하는 우주요괄첩 데카르트가 <올림피카 Olympica>라는 제목의 노트에 대응한다고 있다. 여헌이 앎에 이르는 길에 시도하는 회의의 과정에 성역이 없음을 이야기했다면, 데카르트는 자신이 앍고 있던 모든 진리를 의심하고 심지어 거짓으로까지 간주하며, 이성이 안내하는 바에 따를 수밖에 없다고 쓰고 있다. 저자 장회익 선생은 인식의 순간이 바로 서구 지성사에서 고전학문과 근대학문을 나눌 분기점이 된다라고 평가한다. 그리고 회의를 거듭하고 이치를 따지던 과정에서 나온 명제가 바로 자신이 철학의 1원리로 삼은 나는 생각한다, 그러므로 나는 존재한다라는 명제인 것이다





[그림: 데카르트를 그린 초상화에서, 데카르트가 아리스토텔레스의 책을 밟고 있다. 이것은 진리로 알려진 모든 것을 의심하고 자신의 이성에 따르겠다는 의지를 상징처럼 보여주고 있다.]





[2] 데카르트라는 거인의 어깨에 오른 뉴턴의 등장

 

데카르트 사후 11년이 지난 1661 9, 케임브리지 대학의 트리니티 칼리지에 19세의 청년이 입학했다. 아이작 뉴턴이라고 하는 청년은 대학에서 노트 하나를 들고 학기를 시작했다. 노트에는 당시 대학에서 교재로 사용하던 아리스토텔레스의 철학과 관련된 내용이 한동안 기록되어 있다. 하지만 이후 공백이 이어지다가 데카르트의 형이상학에 관한 기록이 보인다. 그리고는 다시 철학에 관한 의문들이란 제목이 적혀 있다. 뉴턴의 대학 노트에 등장하는 이러한 변화는 무엇을 의미할까. 노트에 적힌 단서를 들여다보면, 데카르트보다 46살이 어렸던 뉴턴(1642 ) 이렇든 대학생 시절 데카르트 철학의 영향을 크게 받은 정황이 보인다. 아울러 당시에 지배적이었던 아리스토텔레스의 철학이 뉴턴의 노트에서 배제된 것은 아리스토텔레스의 철학에 대한 비판적 견해를 뉴턴이 가지게 되었음을 암시한다. 여헌 선생이 진리를 추구하기 위해 회의함에 있어서 성인도 성역이 없음을 말했던 것처럼, 청년 뉴턴의 지적 수련기에 이미 아리스토텔레스의 철학으로 대변되는 지배적인 앎의 스승을 따르기 보다 자신의 앎을 추구하고자 했던 청년의 의지를 읽을 있다.

    


뉴턴은 아리스토텔레스의 학문을 거부하고 자신만의 공부를 해나갔는데, 운좋게도 칼리지 특대생으로 선발된 행운을 누렸다. 물론 이것도 기본적인 실력이 바탕이 되어야하는 것이겠지만 말이다. 이후 1666(당시24) 뉴턴은 인류 역사에 길이 남을 업적을 노트에 기록했다. 때는 역병으로 학교를 떠나 시골 고향집에서2년여 기간(1665-1667) 동안 홀로 공부했던 기간에 이루어졌다. 바로 시기에 고전역학으로 불리는 분야의 기틀을 잡게 것이다. 데카르트 물리학의 관점을 받아들이고 데카르트 좌표계를 도입한 뉴턴은 3차원 공간에서 일어나는 물체의 운동을 기술하기 위해 새로운 수학적인 도구를 고안한다. 그것이 바로 미분 적분 것이다. 과정에서, 혹은 고민의 결과 뉴턴은 고전 역학에서 기존의 공간에 대한 개념과 다른 인식을 있게 되었던 같다. 책에서 저자 장회익 선생이 주목하는 부분은 공간을 인식하는 관념의 다르면 공간에서 물체의 운동에 대해 도출되는 질문이 달라지게 된다는 점이다. 다시 말해, 공간에 대한 고대의 자연관은 평면(2D) 떨어지는 작용하는 수직축(1D) 상정하는 공간으로서, 공간의 축에 동일한 물리 규칙이 적용되고 있지 않다. 중력이 예컨대 수직축 방향에만 적용되고 있기 때문이다. 결과 이러한 공간에 물체가 있을 경우, 물체는 반드시 수직방향으로 떨어져야만 하는 것이다. 따라서 우주 공간에 있는 천체들이 떨어지지 않는 것인가?”라는 질문을 도출하게 된다는 것이다. 이와 달리 중력과 무관한 공간이 정의되면 축이 대등하며(다시 말해 축에서 일어나는 물리 현상이 동일하게 나타난다는 의미), 공간에 물체가 있을 경우,  뉴턴이 떨어지는 사과를 보고 사과가 떨어지게 되는가?” 질문하게 된다는 점이다. 정리하면, 공간을 어떻게 인식하고 바라보는지에 따라, 공간에서 일어나는 물체의 운동 현상은 완전히 다른 질문을 하게끔 한다는 점이다.

 


한편 여헌 선생의 삶과 여헌의 진리 추구에 이르는 방법을 제시한 1장에서 여헌 선생은 예측적 대한 입장을 <답동문>에서 분명히 밝힌 있다.

 


얻어진 이치를 통해 지난 일들을 추구해보면 오늘의 일로써 지난 만고의 일들을 가히 있으며, 앞으로 일들을 추구해보면 다가올 만세의 일들 역시 오늘의 일을 통해 가히 알아낼 있다.”(53)

 


저자는 여헌 선생의 이러한 예측적 관한 논리가 뉴턴의 법칙(물체 운동 변화의 원리) 통해 현재 물체의 상태를 , 미래의 운동 상태를 있다라고하는 뉴턴이 고전 역학에서 완성한 관념과 대등하다는 점을 밝히고 있다. 물론 근대 과학의 거인, 데카르트와 뉴턴은 수학이라는 정교한 도구를 활용하여 이러한 현실 속에서 사물의 이치에 대한 궤적을 명백히 밝힌 반면, 여헌 선생은 수학이라는 도구를 사용하지 않았고, 진리 탐구의 방법론 이상으로 과학적인 결과 얻어낸 것도 아니었다. 아쉽지만 그럼에도 저자는 고전과학의 기틀이 되는 예측적 일반적인 구도는 여전히 유효하다는 점을 새삼 강조하고 있다.

 


절대적 공간과 절대적 시간을 상정하고 물체의 운동 원리를 알고, 대상 혹은 물체의 처음 상태에 대한 정보만 알면 일정한 시간이 지나 물체의 나중 상태에 대한 예측을 정확히 있다는 것은 정말로 획기적인 업적이었다. 물론 뉴턴의 고전 물리학은 현대에 와서 입지가 크게 흔들리게 되는 계기가 등장하지만, 혜성의 운동과 같이 천체의 운동을 성공적으로 예측하는데 성공한 인식의 틀이다. 고전 물리학이 흔들리게 지점은 아마도 3장인 상대성이론에 대한 장부터 시작될 것이다. 그러므로 2장에서는 17세기의 거인, 데카르트와 뉴턴이라는 인물들이 지상과 천상의 모든 물체들에 두루 적용되는 예측적 앎의 정교한 체계를 완성했다 점을 이번 장에서 인정하고 넘어가면 같다. 이러한 업적의 토대에는 거인이 바라보았던 공간에 대한 인식의 전환이 먼저 이루어졌다는 점도 간과해서는 안될 같다. 결과적으로 공간에 대한 고대의 관념(2D+1D) 근대과학의 관념(3D)으로 전환될 있게 것이 고전 물리학이 가져온 중요한 영향이었다고 있겠다. 무론 이러한 업적이 가능했던 사건의 출발점은 데카르트의 초상화에서도 상징적으로 드러나듯, 기존의 지식과 인식의 틀에 도전하기, 다시 말해 당연한 것에 대한 회의와 진리 탐구에 대한 강한 의지와 뜻을 세운 순간이 아니었을까 생각해본다.

  


고전역학을 인식의 틀로 하는 2장에서는 지난 1장과 마참가지로 동아시아의 조선과 유럽의 지식인들이 자연을 이해하기 위한 방법으로서 예측적 대한 태도를 비교해가며 살펴볼 있었다. 진리를 찾아가는 구도자를 (진리) 잃어버린 사람의 이야기에 빗대어 전개되고 있는 점도 책의 특징이기도 하다. 구도자는 무턱대고 진리를 찾는 것이 아니라 잃어버린 소의 발자국을 찾듯이 진리의 실마리를 찾는 일을 먼저 해야 한다. 전체를 관통하는 구조로서 언제나 현재 상태를 알고, 변화의 원리를 알면 미래의 상태를 있다는 고전역학의 인식틀과 마찬가지로, 처음 상태와 나중 상태에 대한 변화의 원리라는 틀을 유지한 , 자연을 바라보는 여러 관념틀을 적용하게 것이다. 그래서 3장의 관념틀은 바로 상대성원리가 것이다.        

 







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장회익의 자연철학 강의

장회익 지음 |  [추수밭]

 


물리학자이자 과학철학자 장회익 선생님의 60여년에 이르는 공부 결실이 책으로 나왔다. 바로장회익의 자연철학 강의이란 이름으로 출간이 되었다.  저자의 존재를 알게 것은 거의 사반세기 고등학교 시절이었던 것으로 기억한다. 영어 수업 시간에 선생님께서 녹색 평론이란 잡지의 짧은 한편을 읽어 주셨는데, 이야기가 인상깊었던 모양이다. 중국을 여행한 사람이 여행기 성격의 글이었던 것으로 기억한다. 이후 나는 잡지를 이따금 사서 부분적으로 읽곤 했는데, 어느 호에서 물리학자 장회익 교수의 글을 읽게 되었다. ‘온생명이란 단어가 보이고, 현직 물리학자가 물리학 이야기가 아닌 생명과 철학 이야기를 것을 보고 내용을 이해하지는 못했지만, 기억에 오래 남았던 것이다. 당시에 나는 막연하게 물리학에 관심을 가지고 있었고, 그래서 철학자나 평론가가 기고하는 성격의 잡지에 물리학자도 이런 글을 있구나하며 놀라워했던 기억이 난다.  

 


책을 거의 읽지 않았던 내가 군복무시절 갖고 있던 하나가 바로 저자의 삶과 온생명(솔출판사, 1998)였다. 내가 특히 주제에 대해 호기심을 느꼈던 이유는 거의 유일하게 학부 배운 지식이 책을 읽는데 조금 도움이 되었기 때문이었는지 모른다. 학부 1학년 생물학 수업을 들으면서 물리학자 슈뢰딩어의 생명이란 무엇인가 읽어보고 '약간'의 놀라움( 역시 내용을 제대로 이해하지 못했기 때문이다) 경험했다. 이유는 자신의 전공분야를 넘어선 공공의 발언 탐구가 전문가 집단에서는 일종의 오지랖으로 지탄받기 일수였기 때문이기도 하다. 이렇게 생각할 수도 있구나 하는 점에 신선한 충격을 받았던 같다. 지금 책을 다시 펼쳐보면 장부터 스피노자의 윤리학에서 따온 문구로 시작하는데, 이제는 슈뢰딩어가 생명 현상에 대해 이해해보려는 관점과 태도를 조금 이해할 있을 같다. 아인슈타인이 유일하게 기대겠다고 말한 스피노자의 다시 말해 자연혹은 자연 법칙으로 있겠다. 슈뢰딩어는 물질에 관한 보편 법칙으로서 물리학의 눈으로 법칙() 입각하여 이루어지는 모든 생명 현상을 설명할 있을 것이라는 입장을 밝히고 있다. 스피노자의 내재론적 입장 탐구의 방법으로 이용하겠다는 선언이었는지도 모르겠다. 나아가 슈뢰딩어는 생명이란 무엇인가 1장을 시작하며 데카르트의 명제(나는 생각한다, 고로 존재한다) 제시하고 있는데, 1장에서 생명에 대한 고전물리학자의 접근방식 내지는 태도를 마디에 담으려 것으로도 이해된다.


이번에 읽기 시작한  장회익의 자연철학 강의 이들 학자들의 문제의식과 다르지 않다고 생각한다. 특히 자연의 이치를 찾아가는 과정에서 서양의 학문이 들어와 유학자들에게 전파되고 수용되기 이전에 우주와 사물의 이치에 대한 물음과 방법론을 제시했던 여헌 장현광(1554-1637) 선생의 이야기는 매우 흥미롭고 주목해볼만한 부분이다. 여헌 선생은 일흔이 넘은 나이에 우주설 여기에 실린 <답동문> 지었다. <답동문> 가상의 아이(동자) 등장시켜 소크라테스의 산파술 화법처럼 동자의 천진스런 물음에 여헌 선생이 답변하는 형식을 취한 글이다. 여기서 동자가 질문에 앞서 하는 선언이   인상깊다.


 

이치를 캔다는 것은 모르는 데가 하나도 없게 후에야 비로소 캤다고 있습니다. (…) 천지 안에 일어나는 일들은 모두 고금의 사람들이 함께  들을 있는 것이고, 역시 있을 것입니다.”(50)

 


저자 장회익 선생은 대목에서 가지 근대학문의 정신을 언급한다. 하나는 점의 의혹 없이 철저히 지적 탐구를 수행하겠다 선언이며, 다른 하나는 탐구 활동에 성역이란 없고, 지식에 대해서는 무엇이나 물을 있으며, 내용은 누구나 있어야 한다 것이다. 바로 이런 관점이 근대 과학, 근대 철학의 인식론과 궤를 같이 하고, 근대 서구 과학의 관심사와 상통한다고 의미를 정리하고 있다.

 

한편 저자는 사물을 꿰뚫어 본다 의미의 격물(格物) 대한 여헌 선생의 재해석에 주목한다. 먼저 대상에 대한 깊은 통찰을 통해 보다 보편적인 원리와 연결 지을 소재를 찾아내야 한다 것을 주문하고, 이를 위해 자연 세계에서 접할 있는 거의 모든 것을 직접 눈으로, 귀로 파악해야함을 언급했다. 달리 표현하면 구체적인 현상에 바탕을 두지 않은 앎은 무용하다 입장이다. 이런 과정을 통해서라야 이런 이치를 활용하여 오늘의 상황을 관찰하여 과거의 상황과 미래의 상황을 알아낼 있다 것이다. 바로 지점이 고대의 사고와 근대의 사고를 나누는 분기점이 된다고 저자는 지적한다. <답동문> 쓰인 해가 1631년이다. 유럽의 물리 천문학자 라플라스가 고전 역학을 통해 현재 상태만을 관찰하여 과거와 미래의 모든 것을 산출할 있다 언급한 때보다 거의 2세기 이전이라는 것도 놀라운 이야기였다.

 


여헌 선생은 우주설 <답동문>에서 이치를 추궁한다는 방법론 제시하지만 구체적인 물음도 제기하고 있어 흥미롭다. <답동문>에서 똑똑한 동자는 땅이 공중에서 하늘의 () 의해 둘러싸여 유지되며 떨어지지 않으며 이는 대기를 보호하는 보호벽으로서 구각 있어야함을 말하며, 다시 구각은 어디에 붙어 있는 것이냐고 묻는다. 장회익 선생은 무거운 물체는 떨어져야 한다 인식의 틀에 주목하여 2차원의 평면에다 (중력에 의해) 추락하는 수직축(2D + 1D)으로 이루어진 공간에 대한 인식과 어느 방향으로도 대등한’( 중력을 분리하여 어느 축방향으로나 물리법칙이 동일한) 3차원 공간(3D) 인식차이를 비교한다. (2D + 1D) 공간 인식 틀에서는 대지가 떨어지지 않는가 묻게 되며, (3D) 인식 아래서는 사과가 아래로 떨어지는가하는 반대의 물음을 도출하게 된다는 것이다. 바로 데카르트와 뉴턴은 고전적인  (2D + 1D) 공간 인식을 벗어나 (3D) 공간 인식으로 나아가며 근대 과학이 본격적으로 시작하게 되었다고 있다는 것이다. 그만큼 사물에 대한 인식의 틀은 중요한 역할을 하며, 인식의 틀에서 벗어나 바라본다는 것이 얼마나 지난한 일인지도 새삼 이해하게 된다. 토마스 쿤의 과학혁명의 구조에서 기존의 패러다임이 새로운 패러다임과 충돌하고 과학자 공동체 속에서 논쟁과 검증의 과정을 거쳐 극복되는 혹은 새로운 패러다임으로 이행되는 과정이 그렇게 쉽지 않음을 있었듯이 말이다. 그만큼 인식의 강력한 영향력을 발휘한다. 

 


이번에 손에 들게된 장회익의 자연철학 강의 1장에서 가지 인상에 남는 부분은 여헌 선생이 18 우주요괄첩이라는 작은 책자를 만들어 이치를 추궁하려는 대상의 제목을 적어 두고 평생을 지니고 다니며 틈나는 대로 참고했다는 점이다. 책자는 결국 커다란 학문을 하겠다는 소년의 당돌한 의지이자 학문적인 출사표이기도 것이다. 여헌 선생이 우주요괄첩 품에 넣고 다닌지(38 임진왜란을 만난 것도 포함하여)  60여년이 지나 평생 탐구해온 주제들을 엮은 것이 바로 우주설 <답동문>이라고 한다. 학문에 대한 이러한 발심 평생 놓지 않고 뜻을 세운 사실은 내가 아쉬움을 느끼기 시작한 부분이기도 하기에 여헌 선생 발심을 더욱 눈여겨 보았 같다. 2장에 나오지만 데카르트 역시 23세의 나이에 군인으로 복무하며 놀라운 학문 기반을 발견하고 진정한 학문에 전념하겠다는 각오를 다진 점도 여헌 선생의 모습과 유사한 면이 있다. 평생 공부꾼 장회익 선생님의 공부와 고민의 결과 역시 물리학이란 학문에 뜻을 둔지 60여년이 지난 올해 권의 책으로 나온 것도 여헌 선생의 모습과 오버랩되고 있다. 학창시절을 떠올려볼 , 평생동안 전념할 주제와 뜻을 세우는 공부를 했다면 어땠을까. 사족이긴 하지만 자라나는 세대에게 무엇보다 필요한 것은 어쩌면 부모 카드를 통해 좋은 대학에 입학시키는 것보다 평생 지켜갈 만한 가치와 목표를 찾는 , 그것이 어떤 분야이건 간에 스스로 올바른 뜻을 세우는 일을 기회를 마련해주는 것이 아닐까도 생각해본다   

 





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