수필로 분류되어야 할 책

최종 이론은 없다 - 거꾸로 보는 현대 물리학
마르셀로 글레이서 지음, 조현욱 옮김 / 까치 / 2010년 11월

* 수필로 분류되어야 할 책
- 과학서의 탈을 쓴 문학서

 이 책의 제목은 매우 도발적입니다. 그 만큼 내용이 궁금했습니다. 글쓴이 개인의 어렸을 때 이야기를 포함하여 물리학이 발전과정을 보여 줍니다. 간략하면서 쉽게 쓰여진 책입니다. 그러던 중 p 167부터 무엇인가 불편한 느낌을 줍니다. (어떤 조짐같은 것을 느꼈습니다.) p 198부터는 글쓴이의 의견의 감정이 본격적으로 표출되는데, 읽다 보니 이것이 과학 서적이야 수필집이야 이런 생각이 들었습니다. 책을 다 읽고 알라딘 별점을 확인해 보았습니다. (역시 한 개, 두 개)

 내용의 반론입니다. 글쓴이가 주장하는 바는 ‘최종 이론은 없다’입니다. 최종 이론은 증명된 것이 아닙니다. 없을 수도 있습니다. 현재로서는 정확히 알 수 없는 상태에서 연구 중입니다. 이런 상태에서 새로 제시된 자료 없이 어떻게 과감하게 ‘최종 이론은 없다’고 주장하며 책 제목으로 할 수 있는지 모르겠습니다. 글쓴이가 제시한 근거는 비대칭성입니다. 우주의 발생이 비대칭성이 있고, 4개의 힘에 비대칭성이 있고, 생명에 비대칭성이 있습니다. 이런 사실은 최종이론을 연구하는 사람들 (모두?) 알고 있는 사실입니다. 대칭의 아름다움에 집착하고 있다고 합니다. 하지만 (글쓴이도 마릴린 먼로의 점에 비유했듯이) 대칭이 아름답기도 하고 비대칭이 아릅답기도 합니다.

 예를 들어 하얀 백지 스케치 북이 있습니다. 여기에 그림이 그려집니다. 백지는 대칭성이 있고 낙서가 된 것 보다 아름답습니다. 그러나 그림이 그려진 것이 더 아름다울 수 있습니다. 오히려 글쓴이가 만물의 이론, 최종이론 등의 명칭에 얽매여 있는 것 같습니다. 만물의 이론은 만물을 설명하는 것이 아니고 최종이론이 밝혀지면 학문이 끝나는 것도 아닙니다. 그럼데 사람의 기대가 크기 때문에 위와 같은 명칭을 붙인 것에 불과합니다.

 이 같은 최종 진리가 존재한다고 그토록 간절하게 믿어야 할 필요가 있을까?

 당연히 필요가 없지요. 연구적 열정을 위한 필요를 제외한다면. 글쓴이는 필요와 희망을 혼동하고 있습니다. 우리가 사용하는 용어에 가설, 어느 정도 증명된 이론, 법칙, 추상적인 진리가 있습니다. 추상적인 진리는 신에 영역에 해당하거나 플라톤의 이데아이거나 글쓴이가 비판하는 전일성에 해당할 것입니다. 그러나 사람의 수준에서는 가설의 영역에 있는 것을 증명된 법칙으로 만들려는 노력을 할 뿐입니다. 목표가 필요할 뿐입니다.

* 새로 정리된 문제들 http://blog.aladin.co.kr/maripkahn/3287045
* 철학의 끝없는 물음 http://blog.aladin.co.kr/maripkahn/2993217

 수학과 과학에는 그릇된 목표로 연구가 시작되었으나 그 과정과 결과물이 과학적으로 남는 경우도 허다합니다. 연금술에서 화학이 발전했고, 점성술에서 천문학이 발전했습니다.

 주장을 하지 말고 증거를 달라고!

* 밑줄긋기
p 23 일어난다 자체가 존재하지 않는다. 무한이 스스로 엉켰다. 여기서 삼위일체는 공간, 시간, 물질이다.
p 24 원형우주 prototype universe, 다중우주 multiverse, 메가우주 megaverse ; 몇몇 현대 이론들은 다중우주는 영원하고 그래서 원인없이 존재한다고 설명한다.
p 26 과학이 작동하기 위해서는 틀, 원리와 법칙이라는 골격이 필요하다. 과학은 모든 것을 설명할 수 없다. 왜냐하면 무엇인가로부터 시작해야 하기 때문이다. 이 무엇인가는 당연한 것으로 받아들여져야 한다./이들 법칙은 검증된 범위를 넘어서까지 타당한 것으로 해석되는 경우가 흔하다.
p 99 내가 앞서 썼듯이, 검증될 수 없는 물리 이론 - 혹은 검증 가능성의 영역에서 항상 벗어나 있도록 편리하게 조정될 수 있는 이론 - 은 과학의 정전에 포함되어서는 안 된다.
p 115 빛보다 빨리 움직일 수 없는 것은 없다./물질과 복사는 그럴 수 없는 것이 사실이다. 그러나 공간은 할 수 있다. 이것을 금지하는 물리 법칙은 없다.
p 263 지금까지로 보아서는 물질의 근본적 비대칭성과 생명의 비대칭성 사이에 아름다운 연관성이 있다는 것이 가장 만족스러운 해답일 듯싶다.
p 292 우리는 신화적인 보물을 찾아야 한다는 의무 없이도 대양을 탐사할 수 있다.
p 300 우리는 물리학의 두 가지 표준모형, 즉 물질의 기본 입자를 다루는 모형과 빅뱅을 다루는 모형이 상당히 큰 숫자(약 30개) 의 자유 상수에 의존하고 있음을 안다. 자유 상수에는 전자와 쿼크의 질량과 전하, 힉스 입자의 질량, 우주내의 암흑물질과 암흑 에너지의 양, 물질과 반물질의 비대칭의 양/자연의 기본 상수 ; 빛의 속도, 중력 상호작용의 값을 정하는 중력상수 그리고 양자 효과의 크기를 정해주는 플랑크 상수 h 등이 그것이다.
* 반론 밑줄 긋기
p 291 정말로 의심스럽다. ; 이 의심에 한편으로 수긍할 수 있으나 이 의심이 뒤에 가면 근거 없이 확신으로 바뀐다.
p 291 즉 우주가 요행의 산물이라면 우리의 목적 관념, 의미 탐구의 방향이 없어지게 된다는 것이다. ; 그렇지 않다. 요행을 증명하면 된다.
p 292 오히려 유일무이한, 최종적인 설명을 찾으려는 우리의 고집이야말로, 진정한 의미 탐구를 지연시키고 있는 범인이라고 생각한다. ; 연금술은 화학을 발전시켰다. 별로 지연시키고 있는 것 같지 않은데, 지연시키는 증거를 대지 않고 있다.
p 297 내가 말하고자 하는 핵심은, 발견되어야 할 진리, 창조뒤에 있는 원대한 계획 같은 것은 없다는 점이다. ; 없다는 것을 주장하지 말고 증명하거나 지지하는 증거를 제시했어야 했다. 증거없이 확신으로 바뀌고 있다.
p 302 이것은 우주에 따라서 각기 다를 수 있다. ; 저자의 주장이 맞다고 하더라도 우리 우주의 자유상수를 구하고 다른 우주에는 왜 다른 자유상수가 존재하는지를 설명할 수 도 있다. 또한 그 복잡도가 극도에 다해 미처 다 설명할 수 없을 수도 있다. 실재로 3체 진자는 존재하지만 3체 진자를 설명하는 방정식은 없다. 마찬가지로 최종 이론은 없거나 있어도 한 참 후에나 발견될 가능성도 높다.
p 304 우주가 생명에 꼭 맞다. ; 우주의 최종이론과 생명 현상에 대한 것을 혼동하고 있다.

cf ; 교회에서 목사님이 무신론적 과학자를 비판하는 방식은 과학자가 종교를 비판하는 방식과 거의 동일하다.
저를 포함하여 수학과 과학을 좋아하는 사람, 대부분은 피타고라스와 플라톤의 주종자이다. 그것이 옳건 그르건 간에.

알아야 쉽게 설명한다

내머리로 이해하는 E=mc2 - F=ma부터 E=mc2까지의 여행
고중숙 지음 / 푸른나무 / 2001년 7월

* 알아야 쉽게 설명한다

 약속을 기다리던 중 남는 시간을 서점에서 보내고 있었습니다. 과학책 분야에서 신간을 보고 있던 중 이 책을 발견했습니다. 상대성 이론은 이미 알고 있었지만 쉽게 설명할 수 있다는 사실에 관심이 쏠렸습니다.

 구입하려는 마음을 먹고 남는 시간동안 책을 읽었는데, 그만 다 읽어버린 것입니다. 구입을 망설이다가 다음에 구입하기로 했습니다. 서점에 갈 때 마다 이미 읽었기 때문에 구입의 우선순위에서 밀리다가 구입하지 못했고 막상 구입하려 하니 품절(절판?)이 되었습니다.

 기억은 나지 않지만 주옥같은 글귀가 많았던 것으로 기억되어 도서관에서 빌려서 다시 읽었습니다. 역시 좋은 책입니다. 최근에 제가 특히 최근에 남을 어떻게 쉽게 이해시킬 것인가에 대한 관심이 있다 보니 다가오는 느낌이 더 컸습니다.

p13 쉽게 쓰기의 한계 이쯤에서 떠오르는 한가지 의문이 있습니다. 그것은 바로 “그렇다면, 과연 이러한 ‘쉽게 풀어쓰기’가 어디까지 가능할까?” 답은 ‘예’와 ‘아니오’가 모두 가능하다고 생각합니다.

 100미터 달리기를 비유로 설명하면 점차 기록이 단축되어 사람이 5초에 뛰는 것은 불가능하지만 천분의 일초라도 단축되는 기록 갱신은 가능하기 때문이라는 설명 부연되어 있습니다.

 (이 책에서 필요한 지식은 정적분이 필요하니 고등학교 정도의 수학적 개념은 필요합니다.)

 이 책이 저에게 준 또 한 가지 즐거움은 운동량에 대한 설명입니다. 힘, (운동) 에너지 등은 이해가 잘 되는데, 운동량는 뭔가 찜찜한 느낌이 남아 있었습니다. 이 책에서는 힘과 에너지는 일상용어를 통해 어느 정도 감각이 되어 있는 반면 운동량은 새로운 개념이기 때문이라고 설명합니다. ‘운동량 보존의 법칙’에 관해 수업을 들은 후 그것을 제대로 이해하지 못한 제가 친구에게 이런 질문을 한 적도 있습니다.

 “탄성계수가 1일 때, E=1/2m1v12+1/2m2v22과 P=m1v1+m2v2가 어떻게 동시에 보전되는 것이 성립하지?” 그리고 “운동에너지를 속도에 관하여 미분하면 운동량이 되네. 그것이 무슨 의미지?”

 p 42 힘은 운동량의 미분

 힘의 균형과 작용 반작용의 법칙도 일반인들이 혼동하기 쉬운 것이 이해하기 쉽게 설명해 놓았습니다. 그리고 평행중력장 및 방사중력장의 설명도 있습니다. (평행 중력장과 방사 중력장은 이 책의 글쓴이가 이해를 돕기 위해 임의로 만들어낸 용어)

 다시 읽으면서 새롭게 눈에 띄는 구절은
 p 24 본질은 귀결에 앞선다.
 입니다.

* 밑줄 긋기

p 32 계(系 ; frame)와 계(界 ; system)
p 40 제2법칙 (가속의 법칙) ; 물체에 힘이 가해지면 그 방향으로 가속이 일어나며 크 크기는 힘에 비례하고 질량에 반비례한다. 제2법칙 (운동량 변화의 법칙) ; 물체에 힘이 가해지면 그 방향으로 힘의 크기에 비례하는 운동 상태의 변화가 일어난다.
p 43 힘은 변화의 원인이고 일은 변화의 결과입니다.
p 48 force(힘)와 power(일률)
p 187 소박素朴하고 다소곳한 원리/“진전으로 중요한 것은 오히려 단순하다.”
p 191 단순하되 도발挑發적인 원리

cf “운동에너지를 속도에 관하여 미분하면 운동량이 되네. 그것이 무슨 의미지?” ; 답 221p

아름답다

파인만의 또 다른 물리이야기 - 보급판
리처드 파인만 강의, 박병철 옮김, 로저 펜로즈 서문 / 승산 / 2003년 9월

"하나의 대칭성에는 하나의 보존법칙이 대응된다."-77쪽

지금 당장 우리에게 주어진 과제는 대칭성의 근원을 찾는 것이다. 자연은 왜 완벽하게 대칭적이지 않은가?-100쪽

실험으로 관측되기 이전에 이론이 먼저 개발되었다는 것은 매우 놀랄 만한 일이다.-104쪽

맥스웰의 방정식은 상대성 원리를 따른지 않았다. 주) 뉴튼의 운동 상대성 원리-107쪽

양자역학의 어려움

조지 가모브 물리열차를 타다
조지 가모브 지음, 승영조 옮김 / 승산 / 2001년 6월

현대 물리학의 3대 발견은 아마도 상대성 이론, 양자역학, 카오스 이론일 것입니다.(최소한 제가 읽은 과학교양도서에 따르면) 상대성 이론이나, 카오스 이론을 이해하기 위해서도 많은 지식이 필요하지만, 정말 난해한 것이 양자역학이었습니다. 무엇인지 모르겠지만, 그 답답함, 아쉬움. 양자역학은 그것이 이루어지기까지 거쳐간 논문을 통해 수리 물리학, 실험 물리학을 충분히 이해하지 못 한다면, 그 누구도 이해할 수 없을 것이라 생각합니다.

상대성 이론이나 카오스 이론에 대한 그럭저럭 물리학적의 의미, 철학적 의미를 짐작해 갔으나, 도무지 이해 안 되는 양자역학을 찾아 다닐 때였습니다. 과학 교양 서적들('양자역학 테마파크' 등)을 뒤적이거나 인터넷 서핑을 하여도 정확한 답변을 얻지 못 했습니다. 그 후로 <엘러건트 유니버스>나 <일반인들을 위한 파인만의 QED 강의>도 읽었지만 수학적 유추과정을 모르는 제게는 충분한 만족감을 주지 못했습니다.

그 중 <조지 가모브 물리열차를 타다>에 대한 설명 중 빅뱅이론의 창시자이며, 스티븐 호킹이 물리학에 대해 관심을 갖게한 그 책이란 이야기를 들으며, 경이로운 이해나 놀라운 설득력을 기대했었는데... '아! 부족하다. 만약 물리학에 대한 이해가 전혀 없는 사람이 읽었다면 모르겠지만... 만족할 만한 양자역학의 이해를 주기에는 교양서적으로는 부족할 수 밖에 없는가?'

* 양자역학 테마파크, 로버트 길모어 저, 사계절 출판사 출판
* 일반인들을 위한 파인만의 QED 강의, 리처드 파인만 저, 승산 출판

물리학은 어디쯤 가고 있을까?

엘러건트 유니버스
브라이언 그린 지음, 박병철 옮김 / 승산 / 2002년 3월

제가 초등학교 시절, 당시 국민학교라 불리던 때 세계적인 물리학자가 되고 싶었습니다. 상대성 이론의 대가가 될까, 아니면 소립자 물리학자가 될까? 그러던 중 1968년에 출판된 백과사전에 소립자에 대한 설명이 1/4 페이지 정도에 걸쳐 도표와 함께 설명되어 있는 것을 알았습니다. 너무나 놀랐습니다. 물리학은 어디쯤 가고 있을까?

지금은 물리학과 관계없는 직업에 종사하며, 과학 교양 도서를 읽을 때마다 그때의 놀랐왔던 기억이 다시 떠오릅니다. 그 이후로도 많은 세월이 지났고... 물리학에 대한 글을 읽으면 이해나 할수 있을런지. 엘러건트 유니버스라는 이름만으로도 매력적인 책을 읽고 현대 물리학의 현주소(그래도 4-5년의 간격은 있겠지만)를 대충이나마 알 수 있었습니다. 너무나 재미있게 읽어, 직장 동료들에게 마구 선전했지요. 이후 대중매체를 통해 '올해의 책'으로 선정되는 등 대중적인 책이 되버렸지만.