"재밌어서 밤새읽는 소립자 이야기" 서평

재밌어서 밤새읽는 소립자 이야기 ㅣ 재밌밤 시리즈
다케우치 카오루 지음, 조민정 옮김, 정성헌 감수 / 더숲 / 2015년 12월

오늘은 '재미있어서 밤새읽는 ~' 시리즈 중 '소립자 이야기'를 살펴봅니다.

'신이 숨겨놓은 입자'라고도 불리는 '전자와 물질 등 기본입자들과 상호작용을 통해 질량을 부여하는 

입자'인 힉스 입자가 몇년전 발견되어 큰 이슈가 되었는데요, 이러한 분야의 학문을 소립자 물리학 또는 

입자 물리학이나 고에너지 물리학이라고도 불립니다. 

그런데 참 재미있습니다. 확률이 무의미하고 거의 확정에 가까운 이론만 인정받고 살아남는 학문이 바로 

물리학 분야인데, 소립자 물리학은 현재로서는 대부분 증명할 수 없고 물리학자들의 머리속에서 즉 가상의 세계에서 연구되고 있는 학문이라는 것입니다. 

소립자의 성질을 설명하는 궁극적인 이론으로 알려져 있는 초끈이론의 경우도 11차원의 공간에서만 계산이 가능하다고 하는데, 이 이론대로라면 이 세계 어딘가에 우리가 살고 있는 우주와는 또 다른 우주가 존재하고 있을지도 모른다고 합니다.

우선 목차를 살펴보면,

소립자에 관한 가장 기본적인 지식에서부터 최근의 다양한 소립자 연구분야에 대해서 풀어내고 있습니다.

사실 뒤로 갈수록, 학문적인 내용이 깊어질수록 그냥 쉽게 읽히는 책은 아니었지만, 도입부의 경우 소립자가 무엇인지 쉽게 접근할 수 있도록 설명이 되어 있어서 물리학은 나와 상관 없는 것처럼 살아온 제게도 앎의 즐거움을 주었습니다. 

본문 내용 중 개인적으로 재미있게 읽은 내용들을 잠시 살펴보겠습니다.

우선은 물리학자들간에도 역할이 다르다는 사실입니다.

물리학자들 간에도 역할 분담이 있는데, 숫자에 강하고 칠판에 어려운 수식도 척척 써내려가는 '이론물리학자'와 숫자와 수식에는 약하지만 여러 가지 실험을 척척 해내는  '실험물리학자' 그리고 이 둘사이의 통역사와 같은 '현상론 연구자'로 나뉩니다. 현상론 연구자가 정말 생소한데요, 양쪽의 분야가 달라 서로 평행선을 달리를 이론쟁이와 실험쟁이 사이에서 이론쟁이의 수학적 무기를 활용하면서 실험쟁이가 실제로 실험기구를 만들어 이론이 올바른지 판단할 수 있도록 도와주는 가교역할을 하는 과학자입니다.

다음은 가상세계의 물리학은 언제부터 시작된 것인지에 대한 부분입니다. 

그 시작은 바로 1900년대 전반 나타난 양자론과 상대성 이론입니다. 이 두 이론을 조합한 것이 바로 소립자론인데 과연 두 이론의 무엇이 이런 결과를 이끈것일까요? 그것은 바로 '객관적인 사실'이 무너졌기 때문입니다. 

객관적인 측정을 혼란에 빠트린 가장 두드러진 예가 '전자기장'인데요, 자석이 하나 있고 그 주위에 철가루가 부려져 있으면 자기장이 형성됩니다. 이는 지극히 객관적인 사실로 보이고 이때는 자기장만 있고 전기장은 없습니다. 그런데 관측자가 움직이면서 관찰을 하면 전기장도 있음을 알게 됩니다.이말은 관측자가 서서 자석을 움직이면 전기장이 보인다고도 해석할 수 있습니다.

여기서 우리는 자석이 절대적으로 멈춰있거나 움직인다는 생각만 하게 되는데요, 아인슈타인의 위대한 점은 '자석을 기준으로 생각해 보면 어떨까?'하고 사고의 폭을 확장한 점입니다. 자석을 중심에 두고 관측장치가 정지했을때와 움직일때를 생각해 보는 것이 바로 상대적이라는 의미입니다.

관측자와 관측 대상의 관계에 따라 관측결과가 달라진다는 발상의 전환으로 인해 소립자론의 성립이 가능할 수 있었던 것입니다.

저자의 말 중에 온갖 어려운 실험과 이론들이 모여 있는 것 같은 소립자를 이해하는 가장 쉬운 방법은 아이러니하게도 '단순함'이라고 말하고 있습니다. 소립자를 하나의 물질이라기 보다는 개념으로 받아들이라는 것입니다. 어차피 우리 머리로 그릴 수 없을 만큼 광범위한 것이 소립자의 세계이기 때문입니다.

가상의 세계에서만 논의되고 있는 소립자물리학이 객관화 되는 그날 우리는 우리의 근원을 비로소 알게 될 것입니다.

오랫만에 책과 한참을 씨름하는 독서를 즐겨 보았습니다. 과학을 좋아하는 우리 아이에게도 발상의 전환이 가져온 엄청난 과학의 발전을 소개하겠습니다.