물리학의 길

물리학의 길 - 별자리 시대에서 양자물리학까지
티모시 페리스 지음, 오세웅 옮김 / 생각의길 / 2021년 9월

“한 번 읽고 나면 절대 같은 방식으로 밤하늘을 올려다보지 않으실 거라 믿습니다.” , “스티븐 호킹의 책을 포기했지만, 그 안에 무엇이 들어 있는지 알고 싶다면 이 책을 훨씬 쉽게 읽어보십시오.” 아마존 일반인들의 후기이다. 이 후기들이 없었더라면, 수학 포기자, 물리 포기자로 단 1의 망설임도 없이, 문과를 선택한 본인이 이 책을 읽지 않았을 것이다. 이제는 가을 하늘을 올려다만 보는 것이 아니라, 호킹이 또 다른 누군가가 봤을 그 하늘을 보고 싶은 지적 호기심이 생겼기 때문이다.

【티모시 페리스】 (1944년 ~ 78세) 미국 출신의 과학자이자 베스트셀러 작가이다. 노스웨스턴대학교에서 영어와 커뮤니케이션을 전공했고, 로스쿨에서 공부한 후 뉴욕에서 기자로 일을 했다. 과학 전문 기자로 활동하면서, 우주 밖 외계 지적 생물체를 탐사하는 보이저1호 우주선에 「보이저 골든 레코드」제작에 참여했다. 그 후 NASA의 장기 우주 탐사 정책에 컨설턴트로 일했으며, 1986년 우주 왕복선 탑승 후보로 선정된 언론이었다. 칼 세이건의 친구이자 협력자라고 한다. 순수 물리학 출신이 아님에도 불구하고, 천문학, 천체 물리학, 우주론, 우주 생물학, 우주 과학, 행성 과학 등 다양한 방면에 경력과 지식을 가지고 있으며, 천문학회와 물리학회에서 발전에 대한 공로로 여러 차례 수상했다. 현재는 버클리 대학에서 명예교수로 재직 중이며, 천문학, 영어, 역사, 저널리즘, 철학을 가르쳤다. 한마디로 교수를 표현하자면, 인생의 대부분을 20세기에서 살았지만, 진정 21세기 통합형 지성인이라고 할 수 있겠다. 저자의 소개 중에서 가장 인상적인 부분은, 복잡한 것을 쉽게 설명하는 재능과 아름다운 문체로 글을 쓰는 것이다. 찰스 디킨스의 문학이 왜 세계 최고의 베스트셀러이며 고전문학의 최고를 꽂는지는 알 것이다. 어려운 것을 어렵게 자랑해서가 아니라, 어려운 것을 아이들의 시선에서도 쉽게 읽히게 썼기 때문이다. 성인이 보는 스크루지와 아이들이 보는 스크루지는 근원적으로 같지만, 그 나이에 느낄 수 있는 또 다른 이야기가 있도록 쓴 것이 디킨스이다.

【장자】 “당신은 인간의 음악을 들을지는 모르지만, 대지의 음악은 듣지 않을 것이다. 당신은 대지의 음악은 들을지는 모르겠지만 하늘의 음악은 듣지 않을 것이다.” 21세기의 메타버스의 세계를 수천 년 전에 이야기 한 사람이 바로 장자이다. 그는 제물론 ‘호접몽’을 통하여, 인식하는 세계와 존재하는 세계의 경계를 허물어 버렸다. 장자의 철학은 아시아를 넘어, 새로운 세계의 주류가 되고 있다. 책의 서문에 장자의 글을 통해 책의 핵심적인 주제를 알 수 있었다. 책은 우주, 시간, 창조라는 거대한 주제들을 가지고 쓰여있다. 정말 존재 여부조차 알 수 없고, 인식할 수 없고, 증명할 수 없는 것들이다. 이 주제들을 저자는 어떻게 우리가 이해할 수 있게 썼을까?

『물리학의 길』 physics, 물리학은 우주, 물질, 에너지, 힘, 입자, 공간, 시간, 차원 등 자연에 대한 근본적인 원리를 연구하는 자연과학이다. 범주 없이 모든 것을 연구하는 학문이라고 하는 것이 편할지 모르겠다. 또한, 중요 연구 중에 알려지지 않은 현상을 예측하거나 원리를 합리적으로 추론하는 학문이다. 이를 통해 인류는 상상 속의 생각을 현실로 만들어 낸 것이다. 한자어를 풀이하면 더 가깝게 느껴질 수도 있는데, 만물의 이치를 탐구하는 학문이 물리학이다. 「16. 완전하다는 거짓말」 가장 인상적으로 읽은 부분이다. 원자(atom)는 물질의 구성하는 기본 원소로 더는 쪼갤 수 없다는 말이다. 물질을 쪼개 나가면 더는 쪼갤 수 없는 것이 나오리라 예측했고, 그것을 입증해냈다. 그렇게 법칙으로 굳어질　때, 머리 겔만에 의해서 쿼크(quark)가 발견되고 증명된다. 이를 가지고 노벨물리학상도 받았다. 그럼 쿼크에서 더 작은 물질은 존재하지 않을까? 물질을 이루는 가장 작은 단위를 소립자라 칭하며, 지금도 더 작은 세상을 연구하고 찾고 있다. “완전한 이해는…. 소립자의 이론이 현재는 상상도 못 할 만큼 완전한 단계에 도달했을 때, 비로소 얻을 수 있다……. 물리학이 극단의 세계 구조를 이해한다는 영웅적 시도를 달성할 때까지 최종적인 해결은 기대할 수 없다.” 아인슈타인의 상대성 이론에서 빛보다 빠른 물질은 존재할 수 없다고 정의했다. 하지만, 스위스에 있는 CERN 및 많은 연구소에서 빛보다 빠른 물질을 찾아내고자 연구하고 있다. 과연 인간이 증명한 자연의 법칙이 옳은 것인가? 인간이 상상할 수 있는 법칙이 옳은 것인가? 상대성 이론이 발표된 지 100년의 세월이 흘렀다. 과연 이것이 물리학 연구의 마지막이 될까?