반인반마(半人半馬)의 켄타우로스 케이론

같기도 하고 아니 같기도 하고 ㅣ 까치글방 121
로얼드 호프만 지음 / 까치 / 1996년 12월

역자 후기에 보면 저자에 대한 프로필이 자세히 나와있다. 역자의 지도 교수이기도 했던 로얼드 호프만은, 양자화학적 분자 궤도를 근사적으로 계산할 수 있는 ‘확장 휘켈 방법’과 우드워드-호프만 규칙이라고 불리는 ‘궤도함수 대칭보존 이론’ 등의 업적으로 1981 년 노벨 화학상을 수상한 노학자이다. 언뜻 의외인 것이 (특히 우리 실정에서 보면, 서구에선 그렇게 희귀한 일은 아닌 듯 하지만), 이 화학자가 전혀 안 어울릴 것 같은 인문학적 소양도 만만치 않게 갖추고 있다는 점이다. 시집을 발간한 시인이기도 하단다. 화학을 하기 위해 인문 분야의 유혹을 가까스로 뿌리쳤다는 저자 스스로의 고백도 있다.

그래서, 책 내용도 단순히 화학 지식을 전달하는 데에만 머무르지 않는다. 다양한 매체에 써왔던 글들에는 역사, 문학, 예술, 철학 등 다양한 인문적 소양이 화학적 지식과 씨줄 날줄로 교묘히 얽혀 있다. 메케한 화학 약품 냄새를 향긋한 꽃 향기와 싱그러운 풀 내음이 정화시켜 주는 느낌이랄까? 아차, 싱그러운 풀 내음도 사실은 화학인 것을!!! (스피아민트의 맛과 향은 l-카르본 분자에 기인한다. p.69). 그래서 자연적/비자연적인 구별에 대해 저자가 던진 물음도 볼 수 있다.

일단, 냄새를 풍기는 씨줄로는 화학 분석, 합성, 메커니즘, 정적/동적 평형, 촉매 이야기가 있다. 여기에 환원주의, 정체성, 창조와 발견, 이상과 현실, 실용성과 피해, 신뢰와 의심 사이의 긴박감, 관찰과 간섭의 이원성, 순수와 불순의 이원성, 그리고 민주주의 등의 이야기가 향기를 내며 날줄을 이룬다. 수직적 이해와 수평적 이해라는 분류를 통해 환원주의에 대한 독특한 해석도 눈길을 끌고, 화학이 다른 과학과 달리 발견적인 면보다도 창조적인 면을 강조한다는 점에서 (즉, 분석 보다는 합성), 핵심과학이면서 오히려 예술에 가깝다는 주장도 호프만 답다는 느낌이다. 화학을 비롯한 과학과 민주주의의 관계, 민주시민으로서 현대인이 갖추어야 할 화학적 이해에 대한 설득도 공감이 된다. 이쯤 되면 화학책이라기 보다는 종합 인문교양서 비슷하겠다.

책 제목인 『The Same and Not The Same』은 이성질체, 동위 원소, 키랄성 분자 얘기에서 출발했지만, 위에서 보듯 화학에서 나타나는 여러 대립성, 이원성을 대표한다. 그래서 마무리는 그리스 신화의 케이론으로 장식된다; 같기도 하고 같지 않기도 한 것의 환생, 인간이면서 괴수, 정적이면서 빠르게 움직이고 긴박하며, 복잡하면서도 통합된 존재, 해칠 능력이 있으면서도 선을 추구한 존재 -- 마치 화학과 같이!!! (p.355)

마이크로에서 나노로

나노기술이 미래를 바꾼다 ㅣ 공학과의 새로운 만남 3
조영호 외 지음, 이인식 엮음 / 김영사 / 2002년 3월

데시[d], 센티[c], 밀리[m] , 마이크로[μ], 나노[n], 피코[p], 펨토[f], 아토[a]. 10의 음의 지수쪽으로 가는 Unit Prefix들이다. 전기쪽에서는 피코나 펨토의 단위도 많이 쓰이지만 (pA, fF 등), 길이나 두께에서는 나노가 한계일 것이다. 이론물리에서 다루는 아원자 입자는 제쳐두고, 실질적인 원자 반지름이 0.1nm 수준임을 고려해보면 그렇다는 말이다.

다른 쪽은 잘 모르겠고, 바야흐로 마이크로일렉트로닉스도 나노급으로 바뀌어 가고 있다. 2003년 현재 양산되는 최고집적 DRAM 상황이, 최소 선폭은 0.1μm 즉, 100nm를 약간 넘는 수준까지, 두께는 수nm 까지 내려와 있다. 사실 두께는 문제가 아니고 폭을 100nm 이하로 줄이는 게 급선무이다. 이 책에서 차세대 대안 기술 몇 가지를 확인해 볼 수 있었다. 더 나아가 자기메모리MRAM, 단전자트랜지스터SET, 스핀트로닉스spintronics 등 미처 몰랐던 지식까지 덤으로 얻었다. (이건 내 밥벌이와도 관계가 있기 때문에 중요하다...^^)

나노 기술이 아우르는 범위가 전자소자뿐 만이 아니고 MEMS, 소재, 바이오 등까지 매우 넓고 이제 막 태동하는 분야이기 때문에, 사실 체계적인 소개서나 입문서를 여러 입맛에 딱 맞게 만들기는 쉽지 않을 것이다. 그런 면에서 볼 때, 이 책이 시도한 내용은 적절했다고 본다. 파인만, 드렉슬러부터 시작되는 나노기술의 원류와 국내 산/학계 여러 전문가들의 설명과 진단, 그리고 마지막으로 미래상과 경고까지... 여러 교수들의 글에서 계속 반복되는 추상적 개념과 막연한 추측들이 좀 아쉽기도 했지만 그 또한 현 시점에서는 어쩔 수 없는 것이리라.

ps) 여러 저자들 중 낯익은 이름들도 많이 보여 반가웠는데, 특히 모모대학 모교수님 이름이 더 그랬다. 학부1학년 때 일반물리학 F를 받았거든...ㅋㅋ

SU(5)군; 광자, W, Z보존, 8개 글루온을 하나의 양-밀스 이론의 게이지 보존으로 묶다?? 쩝...

놀라운 대칭성
앤서니 지 / 범양사 / 1994년 9월

아인슈타인의 유명한 말이 있다. “나는 신이 이 세상을 어떻게 창조했는지 알고 싶다. 나는 이런저런 현상이나 이런저런 원소의 스펙트럼에는 흥미가 없다. 나는 신이 생각하는 바를 알고자 하며, 그 나머지는 세부적인 사항이다.” 뜻인즉슨, 수많은 현상론적 법칙을 순수 기하학에 기반을 둔 단 하나의 기본법칙으로 대치시키겠다는 것이다. 자연의 궁극적인 구도design를 밝히자는 것이다. 이를 가능케 하는 두 가지 심오한 원리가 바로 ‘대칭성’과 ‘재규격화’이다.

대칭성의 원리는, 물리적 실재가 서로 다른 관측자에게 표면적으로 다르게 지각된다 하더라도 사실상 하나이며, 구조의 단계에서는 같은 물리적 실재라는 것을 말한다는 데, 회전변환이나 반전변환parity 같은 것은 기하학적 대칭이기에 머리 속에서 쉽게 그려진다. 그러나 하이젠베르크 이후의 대칭성은 기하학을 떠나 추상적 내적 공간에서의 대칭성으로 확장된다. 즉, 절대 내 머리 속에서 쉽게 상상이 안 된다는 말이다. 그렇더라도 결론을 이해하기 위해서는 숙지해야 할 key word가 많다. 전하반전불변성(하전공액), 상대론적불변성(로렌츠변환), 일반공변성(동력학적 대칭성), 하전스핀 대칭성, 기묘도 보존, 비아벨 게이지 대칭성, 국소적 대칭성, 점근적 자유이론, 대칭의 자발적 깨짐, 양-밀스 이론, 힉스 장, 군 이론... 솔직히, 이런 용어들에 대한 저자의 설명은 친절한 편이 못 된다.

그래서 내가 이해한 결론은 어설프다; 이러 저러한 대칭성에 의해 전자기 상호작용과 약한 상호작용에 대한 하나의 이론『표준 이론』이 만들어졌다. 광자와 W, Z보존은 양-밀스의 게이지 보존으로 서로 연결되며 대칭군에 의해 서로 전환되기 때문이다. 좀더 나아가 (점근적 자유이론에 의해 어떤 에너지 단계에서는), 강한 상호작용까지 통일되었다『대통일 이론』. 광자, W, Z보존, 그리고 8개의 글루온을 하나의 양-밀스 이론의 게이지 보존으로 묶을 수 있다는 것이다. 중요한 것은, 이제 왜 전자와 양성자가 정확히 같은 크기와 반대 부호의 전하를 갖는 지를 설명할 수 있게 되었다는 것이다. SU(5) 대칭군에 의해 저절로 그런 결과가 도출된다. 군 이론은 이후 16차원의 SO(10)까지 확장된다.

하나 남은 게 ‘중력’인데, 이 책이 씌어진 게 1986년이라 중력까지 아우르는 초중력이론, 초끈이론에 대해서는 간략히만 소개된다. 초끈이론을 포함하는 최근의 현대물리 대중과학서들을 보면, ‘대칭성’이라는 말을 종종 볼 수 있다. 좀 더 알 필요가 있겠다 싶어 이 책을 골랐지만 결코 쉽지는 않았다. 무릇, 과학대중서를 쓰려는 저자는, 일반인과 전공자의 중간 어디에선가 그 수준을 고민할 텐데, 문외한인 내가 볼 때 결코 알아먹기 쉬운 수준은 아니었다. 그림도 별 상관없고, 비유도 어설프고... 쩝, 입맛만 다시다 말았다.

두 거장...

마이너리티 리포트 ㅣ 필립 K. 딕의 SF걸작선 1
필립 K. 딕 외 지음, 이지선 옮김 / 집사재 / 2002년 4월

DVD와 책을 한꺼번에 주문했었다. 택배가 도착하고는 잠시 갈등을 해야했다. 영화 먼저 볼까, 책 먼저 볼까? 결국은 영화를 먼저 봤다. 일단 짧으니까... 그 후에 책에서 마이너리티만 골라 읽었는데, 오히려 영화보다 짧은 시간에 읽혔다. 결론은? 어느 순서이어도 상관없었겠다. 설정도 줄거리도 분위기도, 책과 영화는 나름대로 제 맛이 따로 있다. 한 제목으로 두 거장의 각 작품을 즐기는 맛도 괜찮다.책에 실려있는 다른 단편들도 훨씬 짧긴 하지만 좋은 작품이다. 비록, 출판사의 의도는 ‘마이너리티’에 불과했겠지만!!!

관람객은 균형 잡힌 시각을 갖추어야...

신과학 산책
김재희 지음 / 김영사 / 1994년 4월

어떻게 보면 신과학의 원류源流는 60년대 히피족과 환각제라고 볼 수도 있는데, 양자역학과 상대성 이론 그리고 동양 전통 종교 등이 이론적 근거를 마련해주면서 자연과학뿐만 아니라 인문사회학에서도 New Age Movement 물결이 밀려 닥친 것이다. 우리나라에서는 프리초프 카프라의 [현대 물리학과 동양 사상, 1975]가 번역 출판된 것을 계기로 1980년대부터 신시대 즉, 신과학 열풍이 불었다고 한다.

이 책에서는 신과학의 원조 격인 자연 과학자들의 강연, 대담 내용을 편집하여 그 원류를 제대로 알 수 있게 해준다. 카프라(1939-) 편에서는 시스템 이론, 생태론적 세계관으로 지구를 살리는 새로운 선택이라는 주제를 얘기하고, 하이젠베르크 (1901-1976) 편에서는 과학사에서의 혁명을 이끄는 사고의 전환에 대해, 데이비드 보옴 (1917-) 편에서는 특유의 hologram (저자는 온그림이란 새로운 용어를 제시한다) 비유를 통해서, 접혀진 질서(implicit order)로 부분을 넘어 우주 전체를 포괄하는 대자연의 섭리를 설파한다. 일리야 프리고진 (1917-) 편에서는 그 유명한 흩어지는 구조 (dissipative structure), 비가역성의 개념으로 힘찬 요동을 통한 혼돈으로부터의 새로운 질서를 얘기한다.

계속해서 저자 자신의 두뇌/언어/의식의 진화론, 루퍼트 셸드레이크(1942-)의 형태장 이론에 의한 새로운 생물학, 스타니슬라프 그로프(1931-)의 출생체험/초월체험을 다루는 초월심리학, 프란시스코 바넬라(1946-)의 맴돌이 구조를 갖는 순환의 창조원리로 생명현상, 논리구조, 신경계, 인식론 등을 다룬다. 이 부분은 시대적으로 다음 단계의 학자들이라고 할 수 있겠는데, 나로서는 모두 낯선 이름들이다.

이 책에서 말하는 신과학의 커다란 주제는, 데카르트와 뉴턴 식의 결정론적, 기계론적 세계관이나 환원주의는 더 이상 세상을 지배할 수 없게 되었고, 대신 옴살스럽고holistic 생태론적인ecological 아주 새로운 시각이 필요하다는 것이다. 신과학이 아우르는 범위가 이 것 이외에도 현대 과학이 풀지 못하는 초자연 현상까지 포함하는 경우가 있는데, 이는 여차하면 반과학, 사이비 과학으로 치부되기 십상이다. 본 책에서는 그러한 주제는 다루지 않았지만 셸드레이크, 그로프 편에서는 괜히 어려운 학술 용어로 피해갔을 뿐이지 아슬아슬한 느낌도 있다.

개인적으로는 신과학에서 새로운 세계관에 대한 부분은 공감하지만 초자연 현상에 대한 주장은 무시한다. 사실 신과학이나 모스트모더니즘 계열의 과학철학/과학사회학자들의 집요한 공격에 질린 정통 과학자들의 반격도 있다. 존 매독스 [발견을 기다리는 과학, 1998], 칼 세이건 [악령이 출몰하는 세상, 1995], 알랭 소칼 [지적 사기, 1997], 그리고 CSICOP 단체 등. 모름지기 관람객 입장에서는 균형 잡힌 시각을 갖추고 냉정히 바라볼 필요가 있을 것이다.

ps) 순전히 개인적인 경험인데, 그 동안 생물학 분야의 책들을 보면서 개체나 종을 다루는 전체적인 얘기는 뭔가가 의심쩍고 이해가 잘 안되길래, 유전자나 분자 생물학처럼 세부로 분해하는 쪽을 기웃거렸다. 이게 바로 이 책에서는 말하는 근대 기계론적 환원주의적 습성이 몸에 배어버린 탓이 아닌가 싶다.