[2023-07] 과학이 필요한 시간

과학이 필요한 시간 - 빅뱅에서 다중우주로 가는 초광속 · 초밀착 길 안내서
궤도 지음 / 동아시아 / 2022년 10월

제목 : 과학이 필요한 시간

작가 : 궤도

출판사 : 동아시아

읽은기간 : 2023/01/31 -2023/02/08

과학에 대한 일반적인 상식을 넓힐 수 있는 책이다. 

많이 어렵지 않고 교약을 쌓는 느낌으로 읽을 수 있어서 좋았다.

과학분야에 대한 연구가 깊어지면서 어려운 내용이 점점 많아지는데 쉽게 접근할 수 있는 책이라 좋았다.

어렵긴 하지만 새로운 과학적 연구가 나올수록 세상은 더 발전하는 것 같다.

과거에 함몰되지 말고 새로운 것을 배우는 데 열심을 다하자..

p28 창의성은 기억에서 온다. 이 논문은 국제 학술지 사이언스의 세계 10대 과학 성과로 선정되었고, 훗날 수십만 장의 기보를 집어넣은 알파고는 저장된 데이터를 바탕으로 매우 창의적인 수를 두게 되었다

p30 우리가 인공지능의 승리를 습관적으로 경험하다가 어느새 과정에 대한 이해없이 맹목적으로 추종하게 된다면, 아주 작은 프로그램 오류에서 시작된 부당한 지시마저 곧이곧대로 수행할지도 모른다. 핵미사일을 도심 한복판에 떨어뜨리는 일이라도 말이다.

p43 앨런 튜링은 24시간마다 바뀌는 해독 불가능한 암호를 풀어내 조국을 지켜냈고, 무려 1400만 명의 목숨을 구했다. 전쟁과 무관해 보이기만 했던 한 수학자의 피나는 노력이 연합군에게 소중한 승리를 선사한 것이다. 전쟁이 끝난 후에도 튜링의 암호 해독 시스템은 한동안 완벽히 기밀로 유지되었지만, 튜링의 업적이 세상에 알려지고 나서는 현대 컴퓨터 과학의 시초로 자리를 잡았다

p49 지금의 컴퓨터는 0과 1로 계산하고 있지만, 양자역학적으로 보면 정보의 상태는 0과 1, 오직 두 가지만 존재하는 것이 아니다. 0이면서도 동시에 1인 중첩 상태도 고려해야 하지 않을까? 이렇게 양자컴퓨터의 기본 단위인 큐비트가 탄생했다

p58 특수 상대성이론은 빠르게 움직이는 물체의 시간이 느려진다는 것이며, 일반 상대성이론은 중력의 크기에 따라 시간의 속도가 달라진다는 것이다

p66 뇌의 기능과 관련해 다양한 문제가 나타나는 상태를 가장 포괄적으로 일컫는 개념이 치매이며, 뇌세포가 퇴화하는 알츠하이머병은 그중 하나인 가장 흔한 형태의 치매라고 볼 수 있다

p66 퇴화하는 알츠하이머병은 그중 하나인 가장 흔한 형태의 치매라고 볼 수 있다

p68 시냅스가 복잡하게 연결될수록 기억이 단단하게 남아 있는 것으로 볼 수 있는데, 수녀들의 시냅스는 정말 무시무시하게 복잡한 연결을 형성하고 있었다. 그녀들을 끊임없이 공부하고 생각하며 뇌를 관리해 왔다. 기억을 하나의 시냅스에만 저장하지 않고 새로운 시냅스를 계속 연결해 가며, 알츠하이머병으로 일부 연결이 끊어져도 나머지 시냅스로 마치 벤치의 후보선수들처럼 뛰쳐나가 그 자리를 채워준 것이다.

p76 인과관계를 찾아내기가 굉장히 힘들다는 것인데, 이런 문제는 기억을 시간 순서대로 나열하고 조합하는 전전두엽이 꿈을 꾸는 도중에는 거의 작동하지 않기에 발생한다. 그런데도 아세틸콜린의 연상 작용으로 뒤죽박죽 떠오른 장면들이 어떻게든 서로 연결되면서 뭔가 그럴듯한 이야기로 만들어진다. 깨고 나면 도대체 이게 무슨 개꿈인지 정신이 없지만, 깨기 직전까지도 꿈속에서는 그럴듯하다고 여기며 고개를 끄덕이는 이유가 여기에 있다

p85 가장 설득력 있는 답변은 우리의 뇌가 위급한 순간에 생존할 수 있는 방법을 찾기 위해 과거를 돌아본다는 것이다. 어떻게든 살아남으려면 우리는 위기를 극복할 수 있는 신묘한 방안을 머릿속에서 끄집어내야 하는데, 이를 위해서는 지금까지 살아오면서 저장한 모든 경험을 하나씩 꺼내 살펴봐야 한다

p98 개미지옥이 되어버린다. 오펜하이머와 스나이더는 어쩌면 그들의 인생에서 가장 위대한 업적이 될지도 모르는 우주 구성의 근본적인 발견을 덤덤한 어조로 풀어냈다.

p132 19세기 뉴턴이라 불리던 영국의 과학자 맥스웰은 당시 별개로 나누어져 있던 전기와 자기를 하나로 통합해 설명할 수 있는 방정식을 만들었다. 이게 바로 전자기파를 다루는 맥스웰 방정식이다

p134 누가 어디서 관측하든, 빛은 늘 일정한 속력을 갖는다. 그리고 이를 유지하기 위해 시간과 공간이 상대적으로 바뀌는 것이 바로 상대성이론이다

p137 멈추어 있는 소년이 보는 빛은 소녀와 함께 달리고 있기 때문에 더 긴 거리를 이동하게 된다. 빛이 이동한 거리를 시간으로 나누면 속력이 나오는데, 빛의 속력은 일정하니 소년이 잰 시간은 소녀보다 길어지게 된다.

p140 카르노가 증명한 건, 열이 고온에서 저온으로 이동할 때 일을 할 수 있지만 반대의 경우에는 반드시 외력이 작용해야 한다는 사실이다. 열역학 제2법칙의 위대한 발견이었다.

p142 주어진 공간 안에서 가능한 경우의 수가 작다면 엔트로피가 낮다고 표현하며, 반대일 경우 엔트로피가 크다고 한다

p151 책이든 신발이든, 일단 블랙홀로 들어갔다가 나오면 정보를 잃는다. 블랙홀은 무한한 우주의 역사에서 어느 순간 완전히 증발해 사라질 것이다. 다시 말하면, 블랙홀은 양자 정보를 빨아먹고, 호킹 복사를 통해 정보를 상실한 녀석들을 꾸준히 토해내다가 유유히 퇴장한다. 정보를 지워버리는 구간이 우주에 존재한다는 말이다. 우주는 전부 정보를 통해 기술되기 때문에 정보는 곧 우주의 모든 것이나 마찬가지인데, 이렇게 되면 우리가 아는 우주 자체가 사라져 버릴 것이다.

p157 축구계의 살아 있는 전설 올리버 칸보다 훌륭한 수문장인 전자가 원자 주위를 철통 방어하고 있기 때문이다. 전자는 부딪히는 모든 것을 특유의 반발력으로 튕겨낸다. 어떤 것도 전자를 통과할 수 없기 때문에, 우리는 내부가 비었다는 사실을 결코 인지할 수 없다

p158 보지 않으면 파동이지만, 보는 순간 입자가 된다. 본다는 것은 결국 광자 혹은 그에 준하는 무언가가 부딪혀 정보를 전달하는 것을 의미하며, 이를 관측 또는 측정이라고 표현한다. 그리고 이 관측이라는 행위, 상호작용이 양자 세게에서는 너무나 강한 충격이라, 전자는 파동의 형태를 유지하지 못하고 현실적으로 이해하기 쉬운 입자로 붕괴되어 버린다.

p167 배심원들이 집중해서 보고 있는 마지막 순간에 프리네의 옷을 실오라기 하나 남기지 않고 벗겨버린 것이다. 눈부시게 빛나는 그녀의 알몸이 드러나자 순식간에 장내의 모든 이들의 말문이 막혀버렸다. 히페리데스는 조용히 한마디 거들었다. “이로록 아름다운 여인을 누가 벌한단 말인가?” 마침내 그녀는 오직 아름답다는 이유 하나로 무죄가 된다. 측정할 수 없는 아름다움은 신의 의지로 받아들여야만 하며, 완벽한 그녀 앞에서 고작 인간이 만들어 낸 법은 효력을 발휘할 수 없다는 결론이었다. 이 특별한 광경을 캔버스에 고스란히 담은 것이 장 레옹 제롬의 그림이다.

p172 모두지 믿기 힘들었던 양자역학 역시, 양자역학의 확률론적 해석을 반증할 수 있는 아이디어가 나오고 실험을 통해 이런 반증 아이디어가 틀렸다는 게 확인되면서 과학 이론으로 정립된 것이다

p177 디오판토스는 숫자 대신 문자를 써서 방정식을 게산하는 대수학에 몰두했다. 훗날 그의 묘비에는 이렇게 적힌다. “신의 축복으로 태어난 그는 인생의 6분의 1을 소년으로 보냈다. 그리고 다시 인생의 12분의 1이 지난 뒤에는 얼굴에 수염이 자라기 시작했고, 다시 7분의 1이 지난뒤 아름다운 여인과 결혼했다. 결혼 후 5년 만에 귀한 아들을 얻었지만, 가엾은 아들은 아버지 수명의 반밖에 살지 못했다. 깊은 슬픔에 빠진 그는 그로부터 4년간 정수론에 몰입했다가 일생을 마쳤다.

p183 와일스는 페르마의 마지막 정리를 증명한 이후 새 문제 만들어 달라는 부탁에 시도 때도 없이 시달리게 되었다. 그래서 탄생한 것이 바로 밀레니엄 7대 난제로, 수학자들은 유일하게 증명된 푸앵카레 정리를 제외한 나머지 6개의 난제에 여전히 즐거운 마음으로 도전하고 있다

p190 자연계에서 가장 중요한 건 두 점을 잇는 길이가 최소인 선이며, 진공 속의 빛은 일반적인 상황에서 흔들리지 않고 완벽한 직선을 표현할 수 있다. 그래서 천문학자들은 우주의 곡률을 구할 때, 우주배경복사라는 빛을 이용하며, 쉽지 않은 차원에 대한 이해도를 높이기 위해 멈추지 않고 여전히 노력하는 중이다

p194 그 추측이 담긴 수식을 말로 옮기면 다음과 같다. 명확하게 끊어지는 부분이 없이 하나로 연결된, 닫혀 있고 무한하게 뻗어나가지 않는 세상의 다양한 형태는 당구공과 위상동형이다. 역시 어렵다

p196 우리는 이 어려운 난제의 증명이 끝나버린 것에 낙담했다. 그리고 위상수학을 사용하지 않고 증면한 것에 낙담했다. 심지어 처음에는 증명 내용을 누구도 이해하지 못한 것에도 낙담했다

p200 과학자가 자연을 연구하는 이유는 쓸모 있기 때문이 아니라 아름답기 때문이다. 만약 자연이 연구할 가치가 없다면, 우리의 인생 또한 살 가치가 없을 것이다

p205 불국사와 함께 유네스코 세계문화유산으로 지정된 석굴암 내부에는 본존불상을 둘러싼 돔 형태의 천장이 있는데, 동심원을 그리며 서로 맞물려 쌓인 돌들의 간격은 놀라울 정도로 오차없이 일정하다. 원주율로 원의 둘레를 정확하게 계산할 수 없었다면 결코 불가능한 일이다

p217 과학에서 유일한 실패는 아무것도 시도하지 않는 상태이며, 혹시라도 실패한 과학자들이라고 불릴 만한 역사의 영웅들조차 새로운 통로를 열기 위해 힘차게 벽을 두드렸던 개척자들로 기억해야 한다.