전출처 : santaf > 근대,현대 물리학에 대한 차분하고 자세한 설명
최근 국내에 많이 소개된 미국의 천재 물리학자 파인만과 함께 QED(양자전기역학) 확립에 대한 공헌을 인정받아 노벨물리학상을 수상했던 일본의 물리학자인 도모나가 신이치로가 인생 말년에 물리학에 대해 쉬운 말로 설명했던 강의 내용들을 편집해서 출판한 책이다. 책 표지에도 소개되어 있듯이, 천재형 물리학자인 파인만의 저서와 대기만성형 물리학자인 신이치로의 이 책을 비교해서 읽어보면 재미있을 것이다.
책 내용은 물리학의 중요한 역사적 변천 과정을 개괄하는 것이다. 16~17세기의 뉴턴 역학, 18~19세기의 열역학, 20세기의 입자론을 균형있게 포괄적으로 다루고 있다. 책의 초반부에서는 갈릴레오, 케플러, 뉴턴에 대해 각각 소개하는데 이 부분은 다른 대중교양과학서와 별반 차이가 없다. 다만, 간단한 수학 방정식을 통해 많은 자연 현상을 일관되게 설명한다는 과학의 중요한 특성을 잘 강조하고 있다는 것은 꽤 인상적이다.
이 책의 가장 두드러진 특징은 다른 대중교양과학서에서 놓치고 있는 열역학 내용을 대해 자세하게 소개하고 있다는 것이다. 18~19세기의 열역학과 20세기의 입자론을 소개하는 부분은 모두 사실상 열역학과 관련된 중요 내용을 다루고 있다고 보아야 한다. 카르노의 이상기관, 클라우지우스의 엔트로피 개념과 계산 공식, 볼츠만과 맥스웰의 기체분자운동론에 대해 충실하게 설명한다. '볼츠만의 원자'라는 책에서도 잠깐 소개된 바 있는 기체분자운동론과 클라우지우스의 열역학 이론에 대해서도 이 책은 자세히 설명하고 있어 좋았다.
카르노의 이상 기관과 클라우지우스의 엔트로피 개념과 그 계산법을 실제로 저자는 간단한 방법으로 소개하며 보여준다. 열기관의 효율, 가역기관 및 비가역기관, 절대온도 등에 대해 간단한 식을 써가며 간단한 방정식으로부터 여러 가지 중요한 열역학 내용들을 어떻게 증명하고 계산할 수 있는지 보여준다.
그리고, 볼츠만이 기체분자운동론 관련 논문을 통해 주장했던 내용이 무엇인지도 잘 설명한다. 결정론적 뉴턴 역학과 확률론적 통계 기법을 결합함으로써 기체 분자의 운동 수준에서부터 거시적인 기체 덩어리 전체의 상태를 설명하고자 했던 맥스웰과 볼츠만이 왜, 어떻게 통계적 기법을 도입하게 되었는지 설득력있게 잘 설명한다. 맥스웰의 속도-분포함수, 볼츠만의 H정리, 볼츠만의 에르고드 가설 등에 대해 한 건물의 회의실 공동 사용이라는 예를 들어 그 확률적 기법이 어떤 의미를 갖는지 멋지게 명쾌하게 설명한다.
책 후반부에서는 과학과 사회의 관계 등과 같은 다소 문화적이고 철학적인 내용이 전개되는데, 이 부분은 역시 크게 실망스럽다.
이 책은 '대기만성형' 물리학자였던 도모나가 신이치로의 특징을 정말 잘 보여준다. 기발한 착상과 비유에 의한 깜짝 파티식 흥분은 없지만, 적절한 비유와 꼼꼼하며 성실하고 상세한 설명에 따른 차분하고도 안정된 기분과 함께 차근차근 이해해가고 있는 자신을 발견하는 성취감이 있으니 말이다. 엔트로피에 대해 많이 들어는 봤지만 그 정확한 의미가 무엇인지 알쏭달송했던 사람들이라면 바로 이 책을 읽어보기를 권하고 싶다. 세상 사람들에게 잊혀진 위대한 과학자 볼츠만의 H정리와 볼츠만-맥스웰 분포함수에 대한 신이치로의 차분하고 명쾌한 설명을 분명히 맛볼 수 있을 테니까.