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마법에서 과학으로 - 자석과 스핀트로닉스 ㅣ KAOS×Epi 반짝이는 순간
김갑진 지음 / 이음 / 2021년 9월
평점 : 
네덜란드의 수학자이자 수학 역사가인 반 데어 베르덴은 물리학을 설명하는 방법을 독단적인 방법, 역사적인 방법, 혼합 방법의 세 가지로 나누고, 이 중 역사적인 방법을 따라야만 선배 물리학자들이 이론을 발전시켜온 아이디어를 한 걸음씩 따라가 완전히 이해할 수 있다고 말했다. 오늘 소개할 '마법에서 과학으로'는 역사적인 방법으로 쓰인 책이다. 초기 인류가 전기를 느낀 그 순간부터 현대 자석 물리의 최전선 '스핀트로닉스'에 이르기까지, 시간 순으로 쉽고 재미있게 이야기를 풀어낸다.
'스핀(SPIN)'의 저자 이강영 교수님도 지적했듯, 독단적인 방법으로 작성된 대부분의 과학 교과서를 읽은 독자들은 과학이 탄생할 때 부터 아주 정교하며, 완벽하게 합리적이었던 것 처럼 생각하기 쉽다. 그러나 실제 과학사를 살펴보면 과학은 그렇게 발전하지 않았다. 과학자들은 소위 '맨 땅에 헤딩'하듯, 지금에 와서는 바보같아 보이는 노력을 통해 한 발자국씩 전진해왔다. '마법에서 과학으로'의 첫 장은 이런 모습을 잘 보여준다. 18세기에는 클라이스트와 뮈센브루크가 인류 최초로 물이 담긴 병에 전기를 모았고, 프랭클린은 번개가 전기임을 보이기 위해 연을 비구름 속으로 날렸다. 이후, 쿨롱이 '쿨롱의 법칙'을 통해 전기력을 수식적으로 설명하는데 성공했고, 18세기 말 ~ 19세기 초가 되면서 전기와 자기에 대한 이해가 급속도로 높아졌다. 볼타는 최초의 전지를 만들어냈고, 외르스테드는 전류가 자기를 수직한 방향으로 만든다는 사실을 실험적으로 발견해낸다. 이는 페러데이로 하여금 전기와 자기가 서로를 만들어낸다는 전자기 유도현상을 발견하게 했고, 이후로 우리 인류의 삶이 통째로 바뀌게 된다. 멕스웰은 4개의 방정식으로 이 발견을 정리한다. 이 4개의 방정식을 통해 전자기장은 파동이며, 이 파동의 속력은 빛과 같다는 중요한 사실, 즉 빛이 곧 전자기파라는 새로운 사실을 알아냄으로써 전자기학문을 완성했다. 이후 책은 전자기의 근원과 스핀, 스핀트로닉스라는 새로운 학문의 탄생에 이르기까지의 역사, 그리고 스핀트로닉스가 보여줄 미래모습에 대해 다룬다.
책을 읽으며 순수하게 호기심을 갖는 것이 얼마나 중요한지 다시금 느끼게 되었다. 아무도 궁금하지 않았던 것을 궁금해 하고, 이에 대한 해답을 찾는 것. 이 과정을 반복하면서, 책 제목처럼 마법처럼 느껴졌던 현상을 이해하고, 비로소 과학이 되어 인류 지식의 한계를 넓혀왔기 때문이다. 후반부로 가면서 점점 어려운 내용이 나오는데도 불구하고 적절한 비유와 깔끔한 설명을 통해 수식 한 줄 없이 이야기를 풀어내는 것이 아주 인상적이었다. 책을 읽으며 자성, 스핀 연구에 대한 교수님의 열정과 애정이 느껴져 지루할 틈 없이 읽었다. 우리 근처에 항상 존재하지만 낯설었던 자석에 대해 조금 더 이해하고 싶은 독자들에게 일독하기를 권한다.
책 내용이 포함된 더 자세한 독후감은 내 블로그를 참조하시라. : https://physikk.tistory.com/66