현대물리학의 거장들을 만나다!

불확실성의 시대 - 찬란하고 어두웠던 물리학의 시대 1900~1945
토비아스 휘터 지음, 배명자 옮김 / 흐름출판 / 2023년 5월

'물리학이 이렇게 흥미로웠던가?'라는 생각이 들 정도로 빠져들어 읽게되는 묘한 매력이 있는 책! <불확실성의 시대>, 이 책은 정말이지 물리학은 딱딱하고 지루한 학문이라는 편견을 단박에 날려버릴 만한 특별한 스토리를 담고 있다.​​

이론이 어려우면 역사를 보게 되는 법. 하지만 과학사 책을 읽는다고 해서 해결되는 게 아니었다. 개별 발견이 토막토막 보이기 때문이다. 이 책을 읽고서 깨달았다. 어려운 걸 이해하려면 진짜 이야기가 필요하다.

<불확실성의 시대>는 20세기 전반기의 물리학사를

꼬리에 꼬리를 무는 이야기로 풀어냈다.

저자는 과학자의 사생활을 들추면서 그의 내면을 들여다본다.

과학을 떠나서도 흥미진진한 이야기다.

추천의 글, 이정모 (전 국립과천과학관장)

막스 플랑크부터 마리 퀴리, 알베르트 아인슈타인, 닐스 보어, 베르너 하이젠베르크 등 그야말로 현대물리학의 거장들을 이 책을 통해 이렇게 가깝게 만나볼 수 있다는 사실이 놀랍다. 이 책에서는, 새로운 물리학의 세계를 열어준 과학자들의 위대한 발견과 혁명의 순간들과 더불어, 그들의 삶을 자세히 들여다보는 재미가 있다. 그리고 시간적 순서에 따라 꼬리에 꼬리를 물고 연결되는 이야기의 흐름이 굉장히 흥미롭다. 어렵다고만 생각되었던 양자역학도 이야기 속에서 접하다보니 더 친숙하게 다가오는 느낌이 든다. 이 책에 소개되는 현대물리학의 크고 작은 움직임이 없었다면 지금 우리가 누리고 있는 과학기술의 발전은 없었을 것이다. 물론 원자폭탄의 개발은 아직까지도 인류의 큰 과제로 남아있는 문제이지만 이또한 우리 인류가 책임의식을 가지고 끊임없이 노력해야 할 부분이다.

이 책의 저자, 토비아스 휘터는 <MIT Technology Review (테크놀로지 리뷰)>와 <ZEIT (차이트)> 편집자였고, 공동 창간한 철학잡지 <HOHE LUFT (호헤 루프트)>의 부편집장이었으며 현재는 프리랜서 기자 및 작가이다. 저자는 이 책을 통해 20세기 전반기에 걸쳐 꽃을 피운 현대물리학의 놀라운 성과들을 아주 흥미롭게 엮어냈다.

이 책을 읽으며 인상적인 부분들이 꽤나 많았다. 1900년 막스 플랑크의 이야기부터 서서히 몰입을 이끌어 낸다.

막스 플랑크는 지푸라기라도 잡는 심정으로 흑체가 원자로 이루어졌다는 가설과 씨름했다. '양자'를 순전히 형식적 가정으로 여기고, 오로지 모든 상황에서 긍정적인 결과를 도출하는 데만 몰두했다. 그에게 양자는 계산을 위한 형식적 도구일 뿐이었다.

p27, 불확실성의 시대

막스 플랑크의 박사학위논문이 그 유명한 "열역학 제2의 법칙"에 대한 것이었고, 교수 임용 후 그에게 주어진 흑체 복사선의 문제를 풀어내려 그는 모든 수단을 동원했다. 그의 강력한 과제해결 집착력은 그를 양자역학의 시작을 알리는 인물로 자리매김하게 만들었다. 바로 지푸라기라도 잡는 심정으로, 가설을 세우고 계산하고 증명하는 과정을 통해 양자의 존재를 받아들일 수 밖에 없는 양자물리학의 중요한 단초를 제공한 것이다.

퀴리 부부의 이야기를 들여다보자.

퀴리 부부는 새로운 방사성 원소인 폴로늄과 라듐을 발견해냄으로써 1903년 노벨물리학상을 받았다. 그들은 뼈가 부서지는 작업을 통해, 그토록 원하던 순수 라듐 0.1g을 얻을 수 있었는데, 이루고자하는 분명한 목표가 있었기에 살인적인 중노동에도 행복해했다. 그리고 30년 후에 그들의 딸마저도 방사능 연구로 엄마의 뒤를 이어 여성으로서는 두 번째로 노벨상을 수상한다. 부모가 삶으로 보여준 과학자로서의 열정이 딸에게까지 전달되었으리라. 인류구원과 자아실현! 대단한 가족이 아닐 수 없다.

특허청 직원이었던 아인슈타인은 어떠한가?

아인슈타인은 물리학 박사학위 도전에 두 번이나 실패했다. 시간강사로 일하고 싶었지만 대학은 그의 지원서를 거절했다. 그랬던 그가 물리학 연구의 중심인 대학에서 떨어져나와 특허청에 취직했을 때, 오히려 그에게 더 좋은 기회의 시간이 되었다. 특허청에서 일하며 한 가정의 가장으로 삶을 꾸려가며 아내인 밀레바와 생각을 공유하고, 친목모임에서 물리학 토론을 즐김으로써 그는 진정 물리학에서 자유로운 사고의 시간을 가졌다. 그는 공무원 생활을 하며 자투리 시간에 5편의 논문을 집필하였는데 지금까지 과학자 중에서 그렇게 폭발적인 창의력을 발휘한 전례가 없다고 한다. 5편의 논문 발표 후에 그는 박사학위를 받았다. 1905년 아인슈타인은 특허청 공무원 생활을 하며 수학-물리학 말을 타고 바이올린도 켜면서 그만의 황금기를 보낸 것이다. 물리학에 진심이었던 아인슈타인은 그만의 방식으로 놀라운 업적을 쌓았던 것이 그저 놀라웠다.

보어의 원자모형으로 유명한, 닐스 보어의 삶도 들여다 보자.

닐스 보어의 박사학위 논문은 그저 그런 내용이었지만, 나중에 자신의 박사학위 논문의 오류를 찾아낸다. 거기서 그는 획기적인 원자모형을 상상한다. 그리고 그의 놀라운 상상력과 결단력으로 원자의 수수께끼가 풀렸다. 닐스 보어는 생각하기와 쓰기를 동시에 하는 것이 너무 힘들었기에 결혼 후, 언어 재능이 뛰어난 아내가 종이에 기록했다. 신혼여행 때 부터 아내는 비서로서의 업무를 시작했다고 하니, 거장들의 삶은 일반적이지 않구나 새삼 느꼈다. 위대한 과학자들의 삶은 일반적인 사람들과는 달리, 그들의 삶 속 깊숙히 과학에 대한 즐거운 열망이 항상 함께 해 왔다는 느낌이 들었다.

거장들의 만남도 흥미롭다.

보어, 아인슈타인, 플랑크. 그 거장들은 서로에게 존경심을 가지고 있었고, 물리학에 대해 이야기하는 것을 즐겼다. 그들에게는 물리학의 수수께끼를 푸는 것이 삶의 가장 큰 활력소였으리라. 아인슈타인이 실패한 것을 보어가 해냈고, 보어가 해낸 것을 보고 아이슈타인은 플랑크의 복사 공식을 도출해냈다. 광양자가 정말로 존재한다는 것이 밝혀진 것이다. 현대물리학의 거장들은 끊임없이 서로에게 영향을 주고 받았고, 각자의 방식으로 물리학의 발전에 기여했다.

역사의 밝은 면은, 믿을 수 없이 똑똑하고 지식에 목말라하는 이 놀라운 과학자들과 그들의 지식 협력이다.

양자역학은 그 누구도 혼자 힘으로 발견할 수 없을 만큼 아주 기이한 이론이었다.

그들은 양자역학을 탄생시키기 위해 협력하고 경쟁하고 친구이자 적이 되어야만 했다.

그 과정에서 그들이 썼던 편지, 메모, 연구 논문, 일기, 회고록에서 양분을 얻어 이 책이 탄생했다.

p478, 에필로그

이 책에 있는 현대물리학사의 내용은 정말 방대하고, 흥미진진하다. 그동안 어렵고 지루하다고 생각해왔던 물리학에 대한 선입견이 와르르 무너진듯 하다. 위대한 과학자들이 이루어낸 현대물리학의 놀라운 발견의 순간들을 경험하고 감동 받을 준비가 되었다면 이 책을 펼쳐보길 바란다.