과학교양도서, 현대물리학이 궁금해지다

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

학교를 졸업한 후로는 영영 상관이 없을 것만 같았던 물리.

의식주만 생각해보자면 상관이 없을 것도 같지만, 영화도 보고 세상도 둘러보며 문화인이 되고자 한다면

단지 학교에서만 배우고 치우는 공부는 아니다 싶습니다. 찬찬히 보면 궁금하고 알고 싶은 것 투성이인 시간을 보내니 말이죠.

학창시절, 책 속에 소립자라는 이론의 유무 자체도 기억이 가물가물합니다만,

과학교양서로《재밌어서 밤새읽는 소립자 이야기》를 통해 현대물리학에 대해 알아보게 됩니다.

책 부피는 그리 두껍지 않고, 또한 디자인도 빼곡하지 않은터라,

책을 펴보기까지는 일단 부담이 없습니다.

다만 한 번만 읽어서 이해가 되는 건 아니기는 합니다.

기초 지식이 거의 지워진 상태에서 읽어서인 것 같습니다.

하지만 수식으로 빼곡한 과학책이 아닌, 설명과 비유가 적절히 섞여있다보니

두번, 세번 읽어보며 알아내고 싶은 욕심을 가지게 하는 책입니다.

소립자가 무엇이던가 전혀 모르는 상태인 저같은 사람을 위해서

친절하게도 첫 설명은 '물질의 구성'부터 나오고 있네요.

'물질의 성질을 가진 가장 작은 단위가 분자이다'정도는 기억을 하는데,

그리고 원자라는 것이 있었지 정도 기억하고 있습니다.

원자는 전자와 원자핵으로 이루어져 있고,

원자핵은 양성자와 중성자로,

중성자는 쿼크(소립자)로 이루어졌으며,

그 쿼크는 초끈으로 이루어져있다는 것.

이렇게 물질에 대해서 그 원초에 대해 알아보고자 들어가다보니,

그리하여 이 생각의 연장선으로 3장에 이르러서는 우주 창조에 대해서 설명해주고 있습니다.

2장은 힉스입자와 초끈이론에 관해 설명이 이어지는데,

이 초끈이론이 우주와도 또한 관련이 깊은 이론이라 합니다.

힉스 입자는 아주 작은 입자로 그리하여 중력조차도 영향을 끼치지 못하는 입자로 보고 있습니다.

힉스를 입자라고 이야기는 하지만, 엄밀히는 힉스는 가시적으로 보이는 입자라기 보다

힉스장이라는 형태로 규정하고 있네요.

힉스 입자는 진공 상태의 우주에 가득해 저항으로 작용하므로 소립자의 발이 붙들려 움직이기 힘들어진다.

그래서 결과적으로 소립자의 속도가 광속보다 느려진다. 이것이 바로 '질량이 생겼다'는 현상이다.

'질량을 만든다'는 말의 정의가 신기했습니다.

'질량'의 개념은 알고 있었지만, '질량을 만든다'는 처음 들었거든요.

물질을 분해하다보면 소립자가 가장 작은 개념으로 남게 되는데,

소립자는 질량, 스핀, 전하에 따라서 성질이 정해지니,

이 셋이 같은 성질을 가진다면 같은 소립자로 규정된다고 합니다.

이 책 속에서 소립자 중 쿼크, 렙톤 등 전문적인 내용을 쉽게 설명을 해주고 있습니다.

아직까지는 머리속에 딱 자리잡아있지는 않지만,

좀 더 여러번 읽어보면 개념이 잡히지 희망을 가질 수는 있다 싶습니다.

앞쪽에서 각각의 전문용어들에 기본적으로 자세히 설명을 해주고 뒤쪽에서 이론으로 설명을 해주다보니,

이 책은 순방향으로 읽다가 다시 앞으로 넘어가 읽어보며 활용하면 이해도를 높이겠다 싶었네요.

고전물리학에서 뉴턴이 자리를 잡아주었는데,

현대물리학은 아무래도 아인슈타인의 성과가 혁혁하죠.

소립자론에서 뉴턴 역학과 상대성 이론이 다른 점은

뉴턴은 천천히 움직일 경우를 가정하지만

아인슈타인은 빛과 가까운 속도를 가정하여

조건이 달랐다는 것입니다.

뉴턴은 관잘하는 이의 관점에서 이론을 전개했고

아인슈타인은 관찰대상의 관점에서 이론을 전개합니다.

소립자는 상호작용으로 장소가 확정되는데, 

이는 곧 '상호작용이 없으면 장소는 확정되지 않는다'는 의미이기도 하다.

왠지 자리를 딱 잡아서 이해해야할 것 같지만,

사실 소립자는 어디에서 어떻게 자리잡고 있는지는 알 수 없다는 것.

하지만 소립자도 곁에서 상호작용을 받고 보면 확정이 된다 하는 의미를 보면서

이건 과학인데, 사회에서 우리들도 다들 그러하지 하는 생각도 해봅니다.

분명 과학교양도서이건만, 읽다보면 사회 속 우리도 생각나게 되는데,

이 책 속에서도 아인슈타인 이야기와 더불어 피카소의 관점과 같다고 알려주기도 하니,

전공책이 아니라 교양도서 맞죠.

드디어 초끈이론.

소립자에 대해 초끈이라고 규정하며 0차원의 점이 아닌 1차원으로 생각하면서 소립자를 연구한다고 합니다.

중력이 전달되는데 초끈과 D-브레인 간의 관계로 그림도 함께 하며 이해를 돕네요.

물론 아직 정확히 이해가 와닿지는 않습니다만,

다시 책을 읽어보며 머리를 써봐야겠다 싶었네요.

두어번 읽으니 대략의 개념은 알겠기는 하더라구요.

이 책을 읽기 전에는 물리학 하면 똑 부러지는 학문이겠다 싶었는데,

수학과 같은 느낌으로의 물리학은 이론물리학지에게는 맞겠지만

실험물리학자나 현상 연구가의 경우는 꼭 그렇지만도 않았습니다.

불확정성을 안고 이론을 풀어가기도 하고,

심지어 가시화해야 한다는 인간의 습관을 벗어나 상상에 맡겨 주장하기도 하니 말이죠.

머리속의 생각으로 궁금증을 느끼고 증명하고 이론을 만들어보는 것,

과학이라 하여 수식으로만 덮인 분야가 아니고 

상상력이 중요한 분야라는 것을 새삼 느껴봅니다.

힉스입자나 초끈이론 등 쉽지 않은 이론이기는 합니다.

하지만 그 이론이 평행우주론과도 함께 이어지고 있다 하니,

우주영화들로 궁금증이 증폭되고 있는 요즘 특히 읽어봄직한 과학교양도서이다 싶습니다.