유니버설 랭귀지

유니버설 랭귀지 - 박자세, 자연의 탐구자들
박문호의 자연과학 세상 지음 / 엑셈 / 2014년 6월

유니버설 랭귀지

(일반인들의 자연과학입문기)

이 책을 읽으면서 가장 충격적이었던 것은(아마도 나와 같은 생각을 하는 사람들이 많았을 것이지만), 일반인으로서 자연과학에 대한 탐구열로 이런 경지에 오른 박문호 교수의 열정과 또 그 열정에 매료되어 수업에 참여하는 박자세 회원들의 끈기와 집중력이 아닐까 싶다.

대학교수와 유수의 CEO들까지 이 수업에 참여하는 것은 아마도 그러한 열정이 각자의 가슴에 불을 지피웠기 때문이 아닐까 생각이 든다.

나 또한 일요일 수업만 아니라면 참여해 보고 싶다는 의지가 타올랐기 때문이다.

이 책의 구성은 다음과 같다.

1장 박자세와 훈련 - Universal Language

2장 T.O.E - Theory Of Everything

3장 일반상대성 이론 - 물질 에너지에 의해 시공의 구조가 결정되고  

4장 힉스 입자 - 존재가 왜 존재하는가에 답하다

5장 디랙 방정식 - 상대론적 양자역학

6장 초기우주 - 우주배경복사

7장 별의 일생 - 밀도가 운명이다

8장 35억년 전 시생대 지층탐사 - 서호주 마블바

9장 생명의 에너지 - 미토콘드리아와 광합성

10장 5억년 척추동물 진화 - 중추신경계를 통한 운동학습의 진화

11장 뉴런에서 기억까지 - 시냅스와 이온채널

12장 기억과 훈련 - 신경회로의 변화과정

13장 언어와 의식 - 동물은 감각에 구속, 인간은 의미에 구속, 사물은 중력에 구속

14장 자연과학으로 본 인문학 - ‘인간현상’ 또한 자연의 일부

15장 기후변화 - 지구온난화, 과학으로 극복하기

이 책의 목차를 보면 각각의 장이 하나의 거다한 자연과학의 덩어리로 이루어져 있음을 알 수 있다. 

각각의 장에 등장하는 이론들이 절대 만만한 수준이 아니다. 마치 박문호박사의 수업을 듣는 것처럼 구어체로 이루어져 있는데 초보자가 이 책을 읽으면서 모든 내용을 이해한다는 것은 불가능할 것이나, 각 파트의 어떤 흐름과 중요한 포인트를 알아가는데에는 부족함이 없다.

책은 각 장마다 박자세 회원들의 에세이가 후미에 실려있는데, 이 에세이를 읽는 것도 유니버설 랭귀지를 읽는 하나의 묘미가 된다. 회원들의 에세이를 통해 박자세의 수업이 어떤 방식과 분위기로 흘러가는지 간접체험 할 수 있고, 진솔한 그들의 이야기를 통해 일반인들이 자연과학을 공부하면서 느꼈던 어려움과 깨달음 그리고 삶에의 적용등을 엿볼 수 있기 때문이다.

그리고 각 장의 마지막 부분에는 그 파트의 이론등의 이해를 도울 만한 책들을 소개하고 있어서, 보다 심도 있는 공부를 하고 싶은 사람들에게는 방법을 가르쳐 주는 세심함도 보여주고 있다.

유니버설랭귀지는 물리학부터 화학, 생명과학, 우주, 뇌과학까지 아우르고 있는데, 나는 개인적으로 2장과 3장이 제일 이해가 잘 되고 재미있게 읽었던 것 같다. 나중에 기회가 된다면 박자세에 꼭 한번 참여해보고 싶다.

본문의 내용을 일부 인용하면,

맥스웰 방정식은 로렌츠변환에 대해서도 공변이어서 아인슈타인 상대성이론과도 궁합이 맞을 뿐만 아니라, 모든 자연 과학의 이론의 원형이 됩니다. 맥스웰 방정식으로 시작하면 오류가 없습니다. 슈뢰딩거 방정식은 오류가 생겨요 이 수식이 적용되지 않는 시스템이 있습니다. 사실 이 도표의 모든 수식은 맥스웰 방정식이 놓아준 고속도로를 타고 여기까지 온 것입니다. 그러면 맥스웰 방정식이 왜 그렇게 파워풀한가? 이것이 가진 속성 딱 하나 때문입니다. 공변성! 이 전체를 덮고 있는 가장 중요한 과학적 용어는 공변입니다.

공변이라는 개념이야말로 현대물리학을 관통하는 가장 중심적인 원리입니다. 내가 바뀌지 않는다는 말이 아니고 내가 바뀌는 것과 나와 관계를 맺는 것들이 함께 바뀐다는 것이죠. 이것이 공변의 핵심 개념입니다. 이것만 이해하면 됩니다. 공변성이 자연과학에서 가장 위대하다는 것은 물리현상은 함께 변한다는 것이고, 예측이 가능하다는 것입니다. 공변적이지 않으면 예측을 못합니다. 이것이 핵심이죠.

"만일 어떤 대사건으로 인류의 모든 과학적 지식이 일시에 소멸되고 오직 한 문장만 다음 세대로 전해진다면 최소한의 단어들로 최대의 정보를 제공할 수 있는 한 문장은 무엇일까?" 그가 스스로 제시한 답은 결코 억지가 아니다. "만물은, 끊임없이 움직이면서 조금 떨어져 있으면 서로 끌어당기고 너무 가까워지면 서로 미는 원자르는 작은 입자들로 이루어져 있다" -리차드 파인만-

특수 상대성이론은 시간과 공간의 변형에 대한 이야기입니다. 시간과 공간이 바뀐다는 것은 무언가 안 바뀌기 때문에 그것이 바뀐다는 것입니다. 그것이 뭐냐면 광송이에요. '광속불변의 원칙'. 아인슈타인이 위대한 것은 이것을 먼저 설정한 것입니다. 그래서 수천 년 동안 이어돈 데카르트적인 세계관이 분괴하기 시작한 겁니다. 데카르트적 세계관에서는 시간과 공간이 고정되어 있다고 봤는데, 뉴턴도 그렇게 생각했는데, 광속도를 고정하고 나니까 시간과 공간이 확 바뀌어 버린 거예요.

물질 덩어리와 시공이 아무 관계 없다고 생각하는 것이 상대성 이론을 몰랐을 때의 일반적 생각이에요. 그런데 아인슈타인의 중력장 방정식이 의미하는 것은 시공과 물질이 엉겨 붙어 있다는 겁니다. 서로서로 규정한다는 거예요. 그전에는 우지라 우주를, 시공이라는 무대가 있고 물질이라는 배우들이 연기하는 무대가 따로 있다고 본 거예요. 시공이라는 무대에 물질이라는 배우가 연기하는 것이예요. 하지만 일반상대성이론은 물질이 시공을 만들어주고, 시공이 또 물질을 규정한다는 겁니다. 이걸 이해해야 별, 갤럭시, 블랙홀, 마이크로 웨이브가 왜 그렇게 되는지 가장 근본에서부터 이해할 수 있습니다.

생명시스템에서 배워야 할 가장 기본적인 것은 광합성과 미토콘드리아입니다. 공부를 해보면 놀랍게도 그것밖에 없다는 것을 알게 됩니다. 식물과 세균이 광합성을 하는데 동물 중에 광합성을 하는 것도 있어요. 엽록체를 흡수해서 광합성을 해요. 공부하면 광합성과 호흡작용이 판박이로 되어있음을 알수 있어요. 광합성보다 호흡이 먼저였다는 것을 알아야 합니다. 뭐든지 한꺼번에 탑다운식으로 공부해야 합니다. 세균,식물,동물을 공부할 때에 한 번에 공략하는 방법을 알려줄께요. 박테리아, 식물 그리고 동물이 같다는 느낌을 갖는 순간 생명시스템을 보는 시각이 바뀔 겁니다.

동물은 10분 이상 기억을 유지하지 못합니다. 감각과 운동 사이에 다른 과정이 없어서 그래요. 그런데 인간은 언어와 감정을 통해 기억의 용량을 키웠기 때문에 감각의 입력이 곧장 행동으로 출력되지 않고 기억으로 들어옵니다. 인간의 감각은 기억의 참조를 받아서 운동으로 출력됩니다. 이걸 지각이라고 해요. 지각은 인간의 기억에 물든 감각입니다.

발목 삐었을 때, 사실 통증은 발목이 아니고 뇌에서 느끼지만 우리는 명확하게 발목이 아프다고 합니다. 제 강의의 목소리가 저의 입술에서 나온다고 느끼지만 아닙니다. 소리는 10m 떨어져 있는 스피커에서 나옵니다. 물론 입에서 나오기도 하지만 가까운 사람밖에 안 들리잖아요. 그런데 여러분은 제 입에서 소리가 나온다고 착각하는 겁니다. 대형영화관에서 영화를 볼 때도 주인공은 스크린 중앙에 있고 소리를 내는 스피커는 5m 떨어져 있습니다. 사람들은 영화를 보면서 목소리가 주인공의 입술에서 나온다고 착각하지요. 위대한 착각입니다. 이러한 착각은 우리가 행위자이기 때문에 생깁니다. 행위자란 원이과 결과를 연결할 수 있는 존재지요. 소리의 원인은 입술이고 소리의 결과는 스피커인데 우리는 행위자라서 목적을 볼 줄 아는 거죠. 또한, 스피커도 일종의 행위자라서 그런 겁니다. 곳곳에 행위자가 있어요. 그럼 이런 착각은 왜 일어나는가. 진화적으로 유익한 착각이기 때문에 그렇습니다. (중략) 그 착각은 생존에 도움이 되기 때문에 꼭 있어야 합니다. 발을 삐엇을 때 앞으로 주의해야 할 것이 뇌가 아니고 발이잖아요. 그러니 발에서 일어났다고 원인과 결과를 결부해줘야 해요. 인과를 우리가 만들어낸 겁니다. 인과율이 자연에 있는게 아닙니다. 인과로써 밀폐된 공간, 이것이 의미의 장입니다. 벗어날 수가 없어요. 우리는 매일 촉각의 착각을 느껴줘야 합니다.