아인슈타인의 위대한 업적

정희진이 누군지 잘 모르지만, 오늘 알라딘 서재 흝어보다가 아인슈타인의 상대성이론이 부인의 도움으로 이루어졌고 이혼 후엔 그렇다할 업적이 없었다는 붉은 돼지님의 댓글을 읽고, 인터넷에 이런 떠도는 가십을 알고 있긴 했지만, 전문적으로 글쓰는 사람이 확인작업도 거치지 않고 버젓이 자신의 책에다 근거 없는 글을 올려 아인슈타인의 업적을 폄하하는 글을 쓴 작가에게 순간 화가 났다. 아내 밀레바에게 기대 쓴 상대성 이론 이후후 30년을 그 명성으로 살았다니, 그럼 아인슈타인이 물리학계의 원히트원더였단 말이야!

대충 책소개보니, 밀레바를 앞세워 남자한테 무참히 짓밟힌 여성의 위치를 말하려는 의도인것 같은데, 번지수를 잘 못 짚어도 한참 잘 못 짚었다. 올해 일반 상대성이론 100주년 기념으로 우리 나라에 나온 상대성이론책들을 쭈욱~ 읽고 있는 내가 자신있게 말하건데, 아인슈타인의 상대성 이론은 본인 혼자서 만들었으며 부인의 과학적 업적을 가로채지 않았다. 그런 식으로 말하면, 밀레바야 말로 아인슈타인과 이혼 후 과학적 성과가 있어야하는데, 그녀는 단지 아인슈타인의 첫부인으로만 거론될 뿐이다. 단, 특수상대성이론의 논문을 끝내고 상대성 이론의 수학적 증명을 밀레바에게 부탁하고 침대에 들어가 며칠간 잠잤다는 큰아들의 에드소드성 글은 읽은 적은 있다.

2015년, 올해가 아인슈타인의 일반 상대성 이론이 나온지 100주년 되는 해이다. 1905년 기적의 해에 발표한 특수 상대성 이론 이후,  특수 상대성이론을 보완하기 위해 만든 것이 일반 상대성이론이다. 상대성 이론에서 이론이 특별나서가 아니라 등속직속 운동을 하는 특별한 경우에 적용되는 이론이라는 의미로 특수라고 붙인 것이다. 

등가속운동중인 A, B 그리고 그들을 관찰하는 C가 있다고 치자. 뉴톤의 시대에선 등가속 중인 A,B가 똑같은 속도로 나아가고 관찰자 C도 그들이 똑같은 속도로 이동(가속 운동이라고 하는 게 더 정확할지도 모르겠다)했다고 말했을 것이다. 그런 절대적인 시공간에서 벗어나 시공간을 통합한 것이 아인슈타인의 특수 상대성 이론이다.

아인슈타인은 1. 자연의 법칙은 누구에게나 똑같다, 2. 빛의 속도는 누구에게나 똑같다(혹은 그 어떤 것도 빛보다 빠를 수 없다)라는 절대적인 전제를 밑바탕으로, 같은 시공간에서도 A,B가 같은 속도로 움직여도 C는 그들이 다른 속도로 이동하고 있다고 보는 관점을 말하는 것이다. 심지어 똑같은 속도로 움직이는 A,B의 관점도 서로 다르다라고 보는 것이다. 이 말은 A와 B가 이동하는 시공간의 시간이 천천히 혹은 빨리 흐를 수 있다는 것이다. 움직이는 물체(A,B)는 운동방향으로 길이가 줄어들고 시간은 느리게 흐른다. 상대성이론을 다룬 책에서 이 관점은 빛과 연결되서 더 자세히 설명하는데, 그 유명한 방정식 E=MC2이다. 에너지와 질량의 상관관계. 질량은 빛을 매개로 엄청난 에너지를 만들어낼 수 있으며, 태양에너지와 핵에너지의 원천을 설명한 것이 특수상대성이론이다.

이 자리에서 특수상대성 이론을 길게 설명한다는 건 번거로운 일이고, 특수상대성이론이 왜 중요한지 현대 과학의 기술에서 어떻게 사용되는지 알아보면,

아인슈타인이 특수상대성이론을 개발한 주요 동기는 그보다 몇 십 년 앞서 발견된 전자기의 등식에서 보이는 문제를 해결하려는 것이었다. 이들 등식은 빛의 속도를 상수로 포함하고 있는데, 무엇을 기준으로 빛의 속도를 측정하는지 그 기준틀에 대한 언급이 없었다... 하지만 상대성이론과 함께 그 것은 전혀 문제가 되지 않았다. 상대성은 빛의 속도를 측정하는 기준틀은 필요없다고 말하고 있기 때문이다..... 이들 등식을 이용하여 우리는 라디오를 작동시키고, 현대의 사실상 모든 전기 장치들을 작동시키고 있기 때문이다.  티비를 켤 때마다 휴대전화를 집어들때마다, 컴퓨터를 이용할 때마다 전자기 등식들을 확인하고 있는 것이다. 이들 등식이 특수 상대성 이론을 함축하고 있으므로, 당신은 또한 아인슈타인의 이론을 확인하고 있기도 하다.

일반상대성이론은 아인슈타인의 중력이론이다. 특수상대성이론의 등속직속운동이 중력이 없는 상태라면, 일반 상대성이론은 중력을 본격적으로 다룬 이론이라고 할 수 있겠다. 뉴톤의 중력이 물체간 서로 끌어당기는 것(만유인력의 법칙)이라면, 아인슈타인의 중력은 물체의 질량이 중점적으로 다뤄진다. 간략하게 설명하면, 태양을 농구공으로 예를 들어보자. 농구공의 질량은 여타 다른 공보다 무겁다. 그래서 허공에 천을 날아다니는 양탄자처럼 두고 그 위에 농구공을 두면 천은 농구공의 질량때문에 농구공과 함께 밑으로 처질 것이다. 이 때 모양대로 처진 공간이 중력장이고 농구공 주변을 휘었다라고 표현(곡률이라 표현한다)한다.

이제 우리 태양계를 아인슈타인의 중력이론으로 보면, 태양의 질량만큼 내려앉은 곡률안에서 지구가 태양 주위를 돈다는 것이다(혹은 운동한다는 것이다). 달과 지구도 마찬가지. 지구의 질량만큼 우주에 곡률공간이 만들어져 상태에서 달의 질량과 균형을 이루며 우리 지구 주변을 돈다는 것이다. 그래서 일반상대성이론을 읽으면 물체의 질량이 중요하게 다뤼진다. 정말 간단하게 설명한 것이다. 일반상대성 이론에서 빛, 질량, 수성의 궤도 측정등 다뤼지는 내용이 적지 않아 여기서 적을 수 없지만,

아인슈타인이 천재라고 불리우는 것은, 그의 상대성이론을 증명하기 위해 만든 장방정식에서 슈바르트실츠는 블랙홀의 존재를 암시하는 슈바르트실츠반지름을 유도해냈고, 프리드만과 로메트로는 우주가 팽창한다는 식을 유추해냈으며, 우리가 매일 밤 쳐다보는 저 너머 우주에 암흑물질과 암흑에너지등을 예견했다는 것이다(물론 그 장방정식에서 블랙혹, 우주 팽창등 계산해 낸 수학자들도 대단하지만).

일반상대성 이론이 현재 우리 실생활과 밀접한 예로 들면, 그의 중력이론인 일반상대성 이론이 없었다면, 우리는 어딘가 가기 위해 차를 운전하면서 도로표지판 정도에 만족해야 할 지 모르겠다. 일반상대성이론의 시간팽창을 몰랐다면, 인공위성을 띄어 놓고도 유용하게 사용할 수 없기 때문이다.

지표면에서의 시간은 깊은 우주 공간에서 측정한 시간보다 10억분의 1정도 느리게 흐른다. 이 효과는 지표면에서 멀어질수록 작아지는데, 예를 들어 에베레스트산 꼭대기로 올라가면 느려지는 비율이 1조분의 1로 줄어든다. 그러나 인간의 모든 경험은 지표면에서 축적되었으므로, 아인슈타인이 등장하기전까지 이 사실을 모르고 살아온 것은 너무나 당연하다..... 우리가 매일같이 사용하는 자동차나 스마트폰의 위성항법장치GPS에도 시간팽창효과가 고려되어 있다. GPS의 정확도는 위성에 탑재된 시계의 정확도에 의해 좌우된다. 그런데 중력에 의한 시간 팽창 효과를 고려하지 않으면 GPS의 시계는 하루에 100만분의 45초씩 빨라지고, 이에 따른 위치의 오차는 10km나 된다. 다시 말해서 시계를 며칠만 보정하지 않아도 뉴욕과 플로리다 주를 구별할 수 없게 된다는 뜻이다. 그래서 GPS에 탑재된 시계는 매일 한번씩 보정해 주어야 한다.

데이브 골드버그가 쓴 <백미러 속 우주>에는 아인슈타인에 대한 설명중 내가 가장 좋아하는 대목이 있다. 단 한사람의 머릿속에서 탄생한 등가원리는 향후 우주를 바라보는 우리의 관점을 송두리째 바꿔놓았다(P278).

단 한사람, 바로 그가 아인슈타인이다. 16살에 빛의 속도로 빛을 타고 가면 어떻게 될까?라는 상상력은 상대성이론을 이끌었고, 이백년간 과학을 지배했던 뉴톤의 세계의 끝에서 또 다른 시작을 창조해냈던 것이다.

실제 그의 상대성이론을 해제한 책들을 읽으면, 얼마나 많은 과학저술가들이 그의 업적에 매료되는지 알 수 있을 것이다.  나 또한 그렇다. 아인슈타인의 이론을 알기 전에는 그저 관습적으로 위대하다고 하니깐 위대한 줄 알았지, 무슨 이유로 그를 위대한 과학자라고 하는지 몰랐던 것이다. 그의 이론을 접하고, 그의 과학적 사유를 따라가면서, 그의 천재성을 알게 진정 알게 된 경우라 할 수 있는데, 그의 상대성이론이 그의 첫번째 부인 밀레바의 작품이라는, 항간의 떠도는 말들은 아인슈타인을 질투해서 만든 말이라고 전하고 싶다.

과거나 현대나 세계 최고의 물리학자들이 앞다퉈 존경하는 인물로 뉴톤이냐, 아인슈타인냐를 꼽는 마당에, 우리 나라에선 아인슈타인을 부인의 아이디어를 훔쳐 죽을 때까지 그 명성으로 살았던 사람으로 인식되고 있다는 건, 우리 나라 과학의 위상을 드러내는 것이 아닐까 싶다.

아인슈타인은 1905년(오죽하면 이 해를 과학사가들이 기적의 해라고 할까), 다섯편의 논문을 발표했는데,

난 자네에게 네 편의 논문을 약속하네.. 그 중 첫번째 논문은 얼마 안 있어 사본을 얻을 것 같기에 자네에게 곧 보내 줄 수 있을 거야. 그 논문은 복사와 빛의 에너지 속성들을 다루고 있는데, 자네도 보게 되겠지만 굉장히 혁명적이네... 두 번째 논문은 중성물질이 용해된 묽은 용액의 확산과 점성으로부터의 원자의 실제 크기를 측정하는 법에 관한 거이야. 세번째는 열의 분자(운동)이론의 가정을 바탕으로, 액체 속에 부유하는 1/1000mm 크기의 물체들이 곧바로 관찰가능한 무작위 운동을 할 수 밖에 없으며, 그 운동이 열운동에 의한 것임을 증명하고 있어. 사실 그 동안 생리학자들은 부유하는 작은 무생물 물체들의 (설명되지 않은)운동을 관찰해 왔는데, 그 운동을 브라운 분자 운동"이라고 부르고 있어. 네번째 논문은 지금 이 시점에서는 대략적인 초안에 불과해. 그 논문은 운동하는 물체의 전기역학을 다루고 있는데, 공간과 시간의 이론에 수정을 가하는 것이지.

1905년 3월에서 9월 말 사이 완성된 다섯편의 논문들은 모두 선도적으로 독일 물리학연감에 발표되었다. 이 가운데 세편, 즉 빛의 입자적 본성에 관한 3월 논문, 브라운 운동에 관한 5월 논문, 특수상대성 이론에 관한 6월 논문은 일반적으로 시대를 가름하는 논문들로 여겨지고 있다. 박사학위 논문인 4월 논문은 별 주목 받지 못했다. 비록 그것이 아인슈타인의 논문들중 가장 많이 인용되는 논문의 하나이자, 5월 논문의 발판을 마련한 것이었음에도 말이다. 유명한 방정식 e=mc2이 처음 등장하는 9월 논문은 6월 논문의 예기치 못한 결과로 나온 것이었다. 이 다섯편의 논문은 물리학의 각 영역에서 근본적인 문젯거리를 건드리고 있다.

기적의 해의 다섯논문을 거쳐, 그는 1915년 일반상대성 이론이 발표되었고, 그 이후 그는 양자역학에 매달리는데(양자역학을 그가 부인했던 것이 그의 명제, 빛보다 빠른 것은 없다라는 명제에 치명타를 가했기 때문이다. 양자역학에는 얽힘이란 이상한 현상이 목격되는데, 한 입자가 동시에 다른 곳에서 나타나는 현상은 그 어떤 것도 빛보다 빠를 수 없다는 명제에 위반되기 때문이다), 그의 1935년 아인슈타인-포돌스키-로젠 논문(흔히 EPR논문으로 통하는)은 후에 존벨에 의해 새롭게 발전 되었다.

상대성 이론 이후 30년간 아무것도 하지 않고 명성에 기대 살았다는 과학사적 사실은 어디서 찾았는지 정말이지 궁금하다. 만약 그의 이론이 부인의 이론을 훔친 것이라면, 그가 어떻게 날고 기는 다른 천재과학자들을 상대할 수 있겠는가 말이다. 특히나 양자역학 이론가들을!!!

덧: 오늘날 과학사가들은 공정한 눈을 가지고 있다. 역사적으로 정당한 대우를 못 받았던 변광성으로 별의 거리를 추적한 리비트나, 이중나선을 촬영한 로잘린드 프랭클린이나 대칭의 중요성을 부각시킨 뇌터의 수학의 에미 뇌터등 과학사가들은 남성과학자들틈에서 여성 과학자란 이유로 빛을 보지 못한, 그러나 결정적인 역활을 한 여성과학자들에게도 눈을 돌리고 있다. 하지만 밀레바에 대한 평가는 그 어디에서도 상대성 이론에 결정적인 역활을 했다는 글은 보지 못했다. 현재 우리 나라 상대성이론을 다룬 책들중 나는 단 한권도 밀레바의 역활을 강조한 책을 읽지 못했다. 정식으로 출판된 책중에서 밀레바의 업적을 다룬 책이 있다면 나에게 알려주시길.

무한 도전 극한 알바와 행복지수

무한도전 극한알바 국내편이 작년에 방영했던가, 언제 방영했는지조차 기억이 가물가물한데, 무한도전 극한알바 국내편의 마지막 장면에서 극한 알바체험이 얼마나 힘들었는지 무한도전 멤버들끼리 이런 저런 말이 오갈 때, 김태호 피디가 그러면 해외 극한 알바는 어떠냐면서, 인도편의 빨래터 의 한 장면을 보여 주었을때였나보다, 같이 티비를 보던 남동생이, 누나, 쟤네들은 저기서 평생 살아, 저기서 태어나서 죽을 때까지 바꺝세상은 못 보고 저 안에서 갇혀 산다. 다른 삶이 있을 수 있다는 건 생각도 못해, 아침부터 저녁때까지,  태어나서 죽을때까지 저 빨래터 밖을 절대 벗어날 수 없어. 오로지 빨래만 하다가 죽어, 인도가 저런 곳이야. 라고 말하며 인도에 대한 혐오와 반감을 노골적으로 드러낸 적이 있었다. 

많은 작가들이 영적인 인도에 대해 찬사를 보내는 것과 달리, 나의 남동생은 인도의 현실에 반감과 혐오감을 평상시에도 노골적으로 드러내곤 했다. 남동생은 회사일로 인도에 6개월간 체류한 적이 있었는데, 그 전만해도 인도에 대해 잘 모르고 있었고 관심도 그다지 많지 않았던 터라, 인도에 어떠한 감정도 가지고 있는 않은 사람이었다.

그러다가 인도 체류 6 개월동안, 인도의 현실을 접하고 나서 인도관련 베스트셀러책에 소개되는 인도가 현실적으로 얼마나 다른지 깨닫고 인도에 혐오감을 나타내곤 했다. 무엇보다 인도 체류시, 기차를 타고 가다 평민인지 하류층의 한 청년이 어느 기차칸( 브라만들만 탈 수 있는 칸)에 들어왔다가 개 패듯이 맞는 것을 보고, 인도의 카스트제도가 현지인도에 얼마나 뿌리 박혀 있는지, 그 신분제도가 종교의 절대성과 연결되어, 신분간 차별은 말할 것도 없고 기득권의 갑질과 그 갑질을 고스란히 어쩔 수 없는 운명이라도 받아들이는 인도라는 나라에 회의감을 느꼈던 것이다.

누나, 거기 가서 사람들 사는 모습 보면 더럽고 불쌍하고 브릭스, 브릭스 하는데, 솔직히 인구만 많다뿐, 있는 놈들만 쌓아놓고 사는 거지, 가진 거 없는 사람들이 더 많아서 구매력이 떨어져, 거기서 사업할 생각 하지 말아야 해! 천민들로 분류된 사람들도 그냥 운명이려니 하고 사는 게 인도야. 웃기는 나라지! 라며 경멸스럽게 말하곤 했다.

인도를 가본 적도 없고 그들의 삶을 내 눈으로 직접 본 것은 아니지만, 어느 정도 동생말에 귀 기울이게 된다. 동생의 말을 들으면서, 문득 신문에서 간혹 기사화되는, 방글라데쉬의 사람들이 세계에서 가장 행복지수가 높다는 기사가 생각 났다. 나는 그 기사를 볼 때마다 코웃음을 치곤 하는데, 세상에서 가장 가난한 방글라데쉬 사람들이 가장 행복한 이유는 본인들의 삶과 비교할만한 대상이 주변에 없기 때문이다. 다들 가난하게 사람들이고 가진 자들의 삶을 본 적도 없는 사람들에게 너 행복하냐고 물으면 당연 행복하다고 하지, 나 이렇게 살아서 불행해요, 라고 말할까. 태어나서 죽을 때까지 가난하고 무지한 체 사는 사람들이다. 다른 차원이 있다고 생각해 본 적도 없고 다른 차원이 어떤 세상인지도 모르는 사람들에게 행복하냐고 묻는 것 자체가 코미디도 그런 코미디가 없다. 이차원 세상의 사는 사람들은 삼차원의 세상을 모르고, 삼차원에 사는 사람들은 다중차원의 세상을 알턱이 없는데, 무슨 행복 드립을 치는지.

그런데 저 똑같은 질문을 저 빨래터에서 평생 살아야하고 이게 자기가 죽을 때까지 해야하는 일이라고 생각하는 저 인도빨래터 하층민들에게 물어보면, 그들도 아마 행복하다도 할 것이다. 그러니깐 지금까지 인도에서 카스트제도가 만족스럽게 유지되고 있는 거 아니겠는가. 일부 소수의 사람들이 막대한 부를 차지하는 동안, 저들은 저 삶에 행복감을 느끼며 사는 것이다.

누군가는 이렇게 말할 것이다. 저들이 가난하고 무지한 체 살면서도 신을 위해 살고 신의 명령에 복종하면서 평생을 빨래터에서 사는 게 행복이라고 생각한다면, 그게 잘 못 된 거냐고, 행복하면되지 않냐고 말이다. 

나는 그런 사람들에게 이기적이라고 말하고 싶다. 20세기 들어서면서 우리가 싸워온 것은 수천년동안 지배해온 불평등한 세상을 조금이라도 평등한 세상으로 바꾸려고 노력한 투쟁의 역사였고, 그 위대한 세기동안 우리는 그마나 여성투표권도 얻고, 인종차별에 반기를 들었으며, 게이나 레즈비언같은 소수의 인권을 위해 투쟁해온 시대였고, 무엇보다 부의 평등을 이루려고 노력하는데(물론 미국 자본주의의 탐욕이 기득권의 부를 옹호하긴 하지만), 왜 인도나 방글라데쉬에서 사는 사람들은 세계가 싸워 이룩한 결과물들이 그들의 제도나 삶에 영향을 미치지 못하고, 그냥 그렇게 만족하면서 사는 건, 계속해서 한 차원의 세상만 보라고 강요하는 것과 다름 없다고 생각하기 때문이다.

그들에게 행복하냐고 묻지 말아야 한다. 혹독한 노동만이 전부인 그들에게 행복하냐고 묻는 건 정말 잔인하다. 나는 저런 기사를 볼 때마다 기득권의 행복지수 조작으로 밖에 보이지 않는다. ㅇ리같은 사람들에게 봐라 가난한 방글라데쉬 사람들은 없어도 행복해 하지 않느냐, 너희들도 그러니깐 노동권이니 부의 쏠림이니, 주는대로 받아 먹으라는 소리밖에 안 들린다. 

분명한 것은 방글라데쉬 사람이든 카스트제도에 희생되는 인도의 하층민 사람들이 행복하다고 말하는 건 시스템의 결과물이지, 그들의 삶이 행복해서 행복다하다고 하는 건 절대 아니라는 것이다.

6월에 관심가는 신간들

어느 때부터인지, 소설이 잘 읽히지 않는다. 지난 달에 몇권의 과학책과 몇권의 소설을 주문해서 천천히 읽고 있긴 한데, 과학책은 워낙 그 분야에 대한 지적 욕심이 강해 끝까지 읽으려고 애쓰지만, 소설은 진도가 잘 나가지 않는다. 심지어 가독성 좋은 일본소설조차 진도가 잘 나가지 않아, 매번 책구입시 소설을 사야하나 말아야하나 고민할 정도이다.

안 사면 되지 뭘 그러나 하겠지만, 나에게 소설이란, 책이 부족했던 어린시절부터 십대시절까지 읽을 책을 찾아 돌아다니며 재밌는 책을 발견했을 때의 느꼈던 기쁨을, 남들 연애하고 결혼할 때마다 뼛속까지 시리던 외로움을 달래군 구세주였으며, 아이들 키울 때, 책 한권 들고 나가 놀이터벤치에 앉아 아이들 노는 거 지켜보면서 읽은 심심풀이 땅콩이기도 하고,  밥하면서 식탁에 잠깐잠깐씩 앉아 조바심 되면서 읽었던 기억들이 나이가 들수록 기분좋은 추억으로 남아 있기에, 소설 읽는 즐거움에 대한 미련이 남아 있는 것이다. 남은 인생 더 이상 소설을 읽는 즐거움을 느낄 수 없다면 무슨 재미로 살까하는 약간의 두려움도 있고.

그래서 안 읽고 방치해 놓고 있을지라도 한달에 몇권의 소설을 꾸준히 구입한다. 유월엔 필립 로스의 <네메시스>와 <오베라는 남자>가 눈에 띈다. 필립 로스는 <휴먼 스테인>과 <에브리맨>을 읽었는데,  두 권 모두 임펙트가 강했던 책들이라 <네메시스> 또한 기대만땅이고, <오베라는 남자>는 리뷰와 기자들 서평이 호평일색이어서 간만에 북유럽 소설에 살짝 기대하긴 하는데, 북유럽 소설들이 나의 소설적 기호와 그닥 맞지 않아서 이 소설은 어떨지 모르겠다. 심지어 북유럽 스타일 인테리어도 선호하는 입장이 아니여서, 긴가민가하긴 한데, 기대해 보렸다.

과학서적분야에서는 닐 슈빈의 신간이 나왔다. 나 이 작가의 <내 안의 물고기>를 워낙 재밌게 읽었던 터라 추천 마법사에 신간이 뜰때 무작정 사 읽어야지했는데, 몇 년만에 신간이 나왔다. 과학책임에도 불구하고 현학적이거나 권위적이지 않다. 인간의 기원이라고 해야하나, 사람이 어떻게 바다생물에서 육지생물로, 네다리에서 두 다리로 진화되었는지에 관해, 그 근거가 되는 화석을 찾으려는 노력담이라고 해야하나, 결국 네 다리 달린 물고기 화석을 발견함으로써 그의 진화 이론이 연결되는 과정을 재밌게 써, 작가의 신간을 기다리고 있었는데, 꽤 오랜 기간 나오지 않다가 몇년 만에 나온 것이다. < DNA에서 우주를 만나다>란 책이 어떤 책인지 추마에서 제목만 읽고 신간 소개 페이지까진 안 들어가봤는데, 이 작가의  유머스러운 입담을 믿어보련다.

뉴턴의 빛, 아인슈타인의 빛

뉴턴은 빛은 무엇인가?라는 당대 학자들의 문제의식을 고유하고 있었지만 그들처럼 빛의 본성에 대한 형이상학적 논의에 빠지기보다는 눈으로 검증할 수 있는 빛의 성질에 주목했다. 따라서 그는 구체적으로 빛의 색깔에 대한 질문부터 시작했다. 프리즘을 통과한 빛이 빨주노초파남보 여러색으로 나누어지는 것을 관찰한 뉴턴은 색깔 그 자체가 가장 근본적인 존재이고 백색광은 그것의 혼합물인지, 아니면 백색광이 가장 근본적인 것이고 빛의 색깔은 백색광의 변형으로 나타나는 2차적인 성질인지를 고민했다.  -86p

뉴톤의 빛(광학)의 이미지를 가장 대중적으로 널리 알린 것은 아마 핑크 플로이드의 앨범 The dark side of the moon 일 것이다.  70,80년대 프로그레시브락으로 음악사에 한 획을 그었던 핑크 플로이드의 저 앨범 재킷이,  뉴턴이 프리즘으로 실험했던 이미지였다는 것을, 사실 나는 핑크 플로이드라는 구룹을 알았던 그 시점에서도 몰랐다. 게다가  앨범 제목도 The dark side of the moon이니 과학에 대해 전눈꼽만큼의 상식도 없던 내가 알턱이 있겠는가!

뉴턴에 관한 책을 읽다가 문득, 어어, 이거 핑크 플로이드가 낸 앨범중에 이런 이미지의 표지가 있지 않았던가?! 라는 생각이 들면서 찾아보게 된 것이다. 아마 40대 이후의 음악에 관심을 가졌던 사람들이라면, 이게 뭔지도 모른 체 뉴턴의 프리즘을 통한 빛실험 현상을 알고 있는 셈인 것이다.

뉴턴은 빛을 규명하기 위하여, 프리즘에 구멍을 내고 백색광을 비추면 무지개색이 나오는 실험을 했다. 그는 그리스시대부터 빛이 무엇인가에 대한, 파동인지 입자인지에 대한 해답으로 프리즘 실험을 통해 빛이 입자임을 주장했다. 그러나 그 후  여러 학자들의 실험에 의해 파동으로 기울어졌는데, 특히나 토마스 영의 빛의 간섭 무늬 실험과 맥스웰의 전자기이론이 빛은 파동이다라는 이론이 지배적이어서, 뉴턴의 빛입자설은 무시되었다가, 아인슈타인의 광자이론에 다시 한번 빛입자설이 조명을 받은 후 뒤집어졌다. 현재 빛은 파동과 입자 두가지 성질을 다 가지고 있다는 것으로 결론났다.

뉴턴이 (학문적인 호기심으로) 실험을 통해 빛의 본질과 성질을 규명했다면, 아인슈타인은 빛의 성질에서 빛이 무엇을 할 수 있는지에 대한 용도(에너지화할 수 있는)로 확장했다. 빛이 무엇인가?에 대해 고대 그리스부터 의문을 제기했던 이유는, 아마도 해가 떠오르면서 생기는 빛이 있어야 지구상의 모든 생물이 살 수 있다는 것을 알고 있었기 때문일 것이다. 많은 철학자들에 의해 빛이 무엇인가에 대한 논의는 수 백년동안 형이상적인 개념 그 이상을 벗어나지 않았다가, 뉴턴의 실험에 의해 빛입자설은 한층 더 빛의 성질에 다가간 것이다.

하지만 뉴턴도 빛으로 에너지화할 수 있다는 개념까지 도달하지 못했다. 빛을 에너지화 할 수 있다는 개념에 도달한 것은 1905년에 아인슈타인이 발표한 다섯편의 논문들이었다.

난 자네에게 네 편의 논문을 약속하네... 그 중 첫번째 논문은 얼마 안 있어 사본을 얻을 것 같기에 자네에게 곧 보내줄 수 있을 거야. 그 논문은 복사와 빛의 에너지적 속성들을 다루고 있는데, 자네도 보게 되겠지만 굉장히 혁명적이네....두번째 논문은 중성물질이 용해된 묽은 용액의 확산과 점성으로부터 원저의 실제 크기를 측정하는 법에 관한 것이야. 세번째는 열의 분자이론의 가정을 바탕으로 액체 속을 부유하는 1/1000mm 크기 정도의 물체들이 곧바로 관찰 가능한 무작위 운동을 할 수 밖에 없으며, 그 운동이 열운동에 의한 것임을 증명하고 있어, 사실 그동안 생리학자들은 부유하는 작은 무생들 물체들이 (설명되지 않은)운동을 관찰해왔는데, 그 운등을 브라운 분자 운동이라고 부르고 있어.

그리고 아인슈타인의 이론을 가장 대중적으로 상용한 것은 아마 TV 발명일 것이다. 빌 브라이슨이 쓴 미국의 1927년을 보면, 아인슈타인의 광전이론 논문을 반복해서 읽으면서 발명한 것이 티비였다는데(발명가 이름은,,, 이 책을 도서관에서 빌려 읽어 발명가 이름은 기억이 안 나네요==;), 빛의 이론이 여러 사람에 의해 점점 확대된 예라고 할 수 있지 않나 싶다.

다른 말이지만, 이론은 그렇다친다하더라도 광전효과 논문만으로 티비를 만들어낼 수 있는 능력은(물론 이 책을 읽어보면 알겠지만, 그는 아인슈타인의 광전이론 논문을 읽고 또 읽고 몇 년을 이 이론에만 매달렸다고 한다), 또 다른 천재의 모습이 아닐까 싶기는 하다. 뉴턴처럼 빛의 현상에 매달리는 천재가 있는가하는 반면, 뉴턴의 빛이론을 넘어 아인슈타이처럼 빛으로 에너지화(더 나아가 오늘 날 테크놀로지의 기본인 양자역학인)할 수 있다는 것을 알아채는 천재가 있는가하면, 아인슈타인의 광전효과 이론으로 티비를 만들 수 있는 천재가 있는 거 보면 말이다. 빛이론이 현대의 테크놀로지가 되었다는 것은 정말 놀라운 일인 것만은 분명한 것 같다.

물론 현재의 테크놀로지가 아인슈타인 혼자만이 이룬 업적은 아니다. 아인슈타인과 더불어 많은 물리학자들과 공학자, 기술자들이 이룩해 놓은 것들이다. 어쩌다가 그들이 이룩한 테크에 관심을 갖다보니, 뉴턴의 빛까지 거슬러올라갔고,  뉴턴의 빛의 성질과 용도를 둘째에게 설명하기 위하여, 제일 먼저 뉴턴이 했던 프리즘을 구입해 백색광을 비쳐 저렇게무지개색이 나오는지 실험하고 싶어졌다.

그런데, 프리즘에 한줄기 빛이 통과 할 수 있는 구멍을 내기 힘들다. 며칠 째 구멍을 어떻게 내야할지 뽀족한 방법이 떠오르지 않는다. 혹 프리즘에 구멍내신 분, 어떻게 구멍을 내야하는지 알려주실 수 있는지? 빛의 실험, 참 간단한 것처럼 보였는데, 어렵다.

과학과 제국주의

과학 신간 흝어보다가 책소개에 우리 역사와 외국의 과학사를 크로스 했다길래 참신한 아이디어다 싶어 주문해서 읽고 있는데, 하...이일을 어쩐다..... 읽기가 불편하다. 과학기술이 제국주의 확장의 있어 중요한 역활을 한 것은 사실이지만, 마치 과학 자체가 제국주의의 악의 한 축인 것처럼 묘사한 것 같아 읽기가 여간 거북한 게 아니다.

개인적으로 과학관련책을 읽다보니, 제국주의 시대에 과학의 역활보다 과학자들의 열정을 먼저 읽었다. 갈릴레오든 뉴턴이든 다윈이든 아인슈타인이든 위대한 과학자들은 제국주의를 위해 자신의 학문을 연구하지 않았다. 그들은 자신이 살고 있는 세상에 호기심을 가지며 물음을 던지고 그 물음에 답을 하기 위해 살았던 사람들이다. 그들의 목적은 학문 그 자체이지, 자신이 연구한 분야가 제국주의에 어떤 역활을 할 수 있는지 염두해 두지 않았으며 제국주의에 자신의 학문이 어느 정도 기여할지 그건 그들 자신도 예측하지 않았다. 과학기술을 제국주의에 이용한 사람들은 정치가들이지 결코 과학자들이 아니였다는 것을 말해두고 싶다.

저자는 과학의 제국주의를 말하기 전에, 조선의 과학사를 설명했었어야 했다. 왜 조선의 역사는 과학이나 수학을 배척했는지, 과학과 수학이 흔히 유교문화에서 어떤 대접을 받았는지 말이다. 조선의 경우, 수학은 잡과로 분류해 육성하지 않았고 더군다나 조선 최고의 과학자라 할 수 있는 장영실조차 세종이 내치면서 조선의 과학는 더 이상 발전하지 않았다.

이 책의 저자도 말했듯이, 수학은 그리스 철학자들이 심화시키고 발전시켰다. 결국 이 말은 수학은 단순 계산이 아닌 사유에 깊은 뿌리를 두고 있다는 말이다. 동양학이든 서양학이든 같은 인문의 출발선에서 한 문화는 과학과 수학을 발전시키고 다른 문화는 과학과 수학이 사유의 한 방법에서 배척되었는지를 설명하기 위해 조선의 과학사와 수학사 정도는 독자에게 먼저 정보를 주고 제국주의에 대해 열변을 토했어야 하는 거 아닌가.