자연을 해석하는 새로운 방법 양자역학!

물리와 철학 - 근대 과학의 혁명
베르너 하이젠베르크 지음, 조호근 옮김 / 서커스(서커스출판상회) / 2018년 4월

1. 현상은 원인과 결과가 논리적 순서로 배치되는가?

 100년전 양자역학이 세상에 모습을 드러낼 때 대다수의 과학자는 양자역학의 해석을 달갑게 받아들이지 않았다. 미시세계를 이해하기 위해 만들어진 과학적 체계가 너무도 이상했기 때문이다. 흔히 우리가 자연현상을 해석할 때는 현상이 나타나게 되는 원인을 찾아서 인과 관계를 설명하려고 한다. 그런데 양자역학에서는 그 기초적인 원인과 결과의 관계를 설명하지 않는다. 가장 대표적인 것이 불확정성의 원리이다. 하이젠베르크는 양자역학에서는 위치와 속도가 고전 역학에서 향유하던 직접적이고 명확한 지위를 가지지 않는다고 설명하고 있다. 그러면서 그는 우리의 지금까지의 언어로는 양자계를 설명할 수 없다고 생각했다. 우리가 가진 언어의 한계는 고전역학을 해석하는 언어의 한계이며 우리는 친숙하게 받아들이는 현상의 세계를 설명하던 언어이다. 이러한 고전 언어로 양자 세계를 기술하려는 시도는 일관성의 부재와 모순에 부딪칠 수밖에 없어 그 모순을 넘어서는 새로운 언어체계가 필요하다. 양자역학은 이 새로운 언어체계를 위한 첫 시작이다. 

「물리와 철학」은 이렇게 새로운 해석 체계를 만들기 위해 그동안 이루어져 내려온 철학적 세계관을 먼저 분석한다. 그는 데카르트의 철학부터 시작해 아인슈타인의 상대성이론까지 계속 이어져 내려오는 자연현상을 해석하는 철학적 고찰을 한다. 그리고 이를 종합해 새로운 철학적 세계관인 양자역학을 설명한다.

2. 이유야 뭐가 되었든 실험 결과를 설명하는 이론입니다.

오래전 파인만의 책을 읽을 때 그가 한 말이다. 양자역학의 기반이 논리적으로 볼 때 약하기는 한데 그래도 실험을 하고 그 결과를 해석하는데 양자역학 만큼 잘맞는 이론도 없다. 그러니까 결과를 맞추면 되는 거 아닌가!! 그는 이렇게 실용적인 결과를 받아들이며 그 다음을 설명하였다. 그리고 그의 이론인 양자전기역학 Q.E.D는 미시세계를 더 정확하게 설명하고 있다. 아마 이것은 실용주의적인 미국인의 생각이 담겨 있기 때문에 가능한 것은 아닐까 살짝 생각을 해본다. 왜냐하면 하이젠베르크는 양자역학의 체계를 구상할 때 가장 많이 고민했던 것은 그 철학적 기반이다. 이렇게 해석하는 것이 논리적으로 맞을까 그리고 지금까지 우리가 이루어놓은 철학의 기반이 새로운 해석 체계를 받아들일 수 있을까 아니면 새로운 철학 기반을 만들어야 하는 것일까? 그동안 데카르트를 위시로한 기계철학이 해석의 기반이 아닌 것일까에 대한 깊은 고민과 논쟁이 들어 있다. 그의 책 「부분과 전체」에는 이러한 그의 고민이 깊게 녹아들어 쓰여 있다. 

참 신기한 것은 그렇게 빈약해 보이는 논리적 근거에 비해 양자역학은 실험 결과를 너무 잘 설명하고 있다. 그리고 100년 동안 우리는 그 기반위에 실험을 하고 또 다른 새로운 해석을 하며 과학을 발전 시켰다. 

3. 끝내 밝혀지지 않은 가설

양자역학을 공부하려면 가장 먼저 보어의 원자 모형을 배우게 된다. 그의 원자 모형에서 원자핵 주변을 운동하고 있는 전자는 특정 궤도에서 안정한 상태로 운동을 하고 있다. 그리고 그 전자는 일정한 크기의 에너지를 받아야지만 다른 궤도로 이동을 한다. 에너지가 불연속 적인 모습을 보이는 것이다. 고전역학에서는 절대로 받아들여질 수 없는 양자화된 에너지!!!! 이는 사실 보어에서 시작된 것이 아니라 흑체복사를 설명하는 파동 곡선에서 이미 플랑크가 실험 결과를 해석하기 위해 논리적 근거가 빈약한 수학적 트릭을 사용해 설명할 때부터 시작된 것이다. 보어의 빈약한 원자 모형도 그 가설을 넘어서 현상을 설명할 때는 정말 거짓말처럼 잘 들어 맞는다. 그리고 이 후 미시세계를 설명하는 양자역학의 철학적 기둥도 이 불안전해 보이는 기본 가정에서 시작을 하고 있다. 이는 당대 내로라하는 과학자들에게 받아들여지지 않았고 많은 논란과 비판을 받았다. 이 과정에서 아인슈타인이 말한 “신은 주사위 놀이를 하지 않는다.”라는 유명한 말도 나왔다. 이때 어느 학회에서 있었던 아인슈타인과 보어의 논쟁은 지금도 유명한 논쟁으로 세계 최고 석학의 두뇌 싸움으로 인구회자 되었다. 여튼 결국 그들의 논쟁은 보어의 승리로 마무리 되며 양자역학은 현대 물리학의 양대 산맥으로 굳건하게 자리를 지키며 지금까지 계속 발전하고 있다. 

앞으로 우리 앞에 주어진 숙제는 양자역학의 철학적 세계관이 새로운 역학의 발견으로 재해석되는 순간을 만들어 내는 것이다. 과학에서 특정 현상을 설명하는 이론이란 현대 사회를 살아가는 많은 사람들이 받아들여지는 가장 합리적인 결론이지 그것이 절대 진리가 아니다.

1925년 하이젠베르크는 그떄까지 자명하게 여겨졌던 위치와 속도의 개념을 재평가하는 중요한 일은 해낸 것이다. - P008

물리학자라면 수학 공식을 확보하고 그 공식을 이용해 실험을 해석하는 방법을 파악하면 만족하게 된다. - P209

학교는 학생이 행복한 하루를 보내는 공간이다.

삶을 위한 수업 - 행복한 나라 덴마크의 교사들은 어떻게 가르치는가 ㅣ 행복사회 시리즈
마르쿠스 베른센 지음, 오연호 편역 / 오마이북 / 2020년 5월

1. 가르치는 것이 행복합니까?

2020년 4월 비가 오던 날 평소 친하던 후배 선생님과 함께 오랜 이야기를 나누었다. 그의 말에 따르면 어느 날 동생이 언제 가장 행복하냐는 질문을 받았을 때 그 답을 하면서 자신이 교사라는 직업을 너무 좋아하는 것 같다고 말을 했다. 그렇게 말을 하며 샘은 언제 가장 행복하냐고 질문을 할 때 더 생각하지 않고 답을 할 수 있었다. 난 지금 행복하다고!! 아이들과 수업을 할 수 있고 학생들의 성장을 지켜 볼 수 있는 지금 이순간이 행복한 것 같다고 답을 했다. 그러고 보니 나도 교사라는 직업을 너무 좋아하는 것 같다. 그렇게 교직을 좋아하는 두 사람의 오랜 대화 속에는 다양한 수업에 대한 이야기와 가르치는 것에 대한 이야기로 긴 시간을 이야기 한 것 같다. 그리고 한가지 더 새롭게 알 수 있었던 것은 가르친다는 것은 혼자 하는 것이 아니라 함께 하는 것이며 그 함께 하기 때문에 더욱 즐겁다는 것을 슬슬 알아가고 있었다.

2. 아이들과 캠페인 활동을 했어요!

2020학년도는 코로나 19 덕분에 우리는 아이들을 많이 마나지 못하고 있다. 그래서 더욱 한시간 수업이 소중하고 알차게 보내야 한다는 생각으로 가득 차 있다. 그리고 눈에 들어온 한 문장 “노는 것이 공부다” 아이들이 학교에 와서 무엇을 하고 놀지를 생각하는 것이 공부의 시작이라고 말하는 아스트리스 엥엘룬 선생님의 말이 눈에 들어온다. “아이들의 호기심이야말로 최고의 수업자료입니다. 우리는 그 호기심을 계속 불러일으켜야 합니다. 학생들이 오늘 하루 무엇을 배울지 스스로 결정하면 수업에 더 적극적으로 참여합니다.“ 그녀의 학교에서는 아이들이 아침에 등교하면서 또는 전날 집에 있었던 일 등을 이야기 하면서 함께 주제를 정하고 정한 주제를 통해 그날 학습할 내용이 정해진다고 한다. 물론 매일 그렇게 하지는 않겠지만 어찌되었던 학생들이 주체가 되어 학습할 내용을 찾아내는 것이다. 이런 수업이 우리도 가능할까? 라는 물음표를 가슴에 묻고 책을 덮었다. 그런데 전교조용인지회 집행부회의를 하던 날 한 초등학교 선생님께서 아이들과 나쁜욕을 쓰는 낙서를 하지 맙시다! 라는 캠페인 활동을 했다고 하며 학생들과 진행했던 계기 수업을 들려주었다. OO초등학교에 가까이 있는 아파트 단지 놀이터에 이웃 초등학교 학생들과 OO초 학생들 사이에 놀이터 놀이기구에 상대방 학교를 욕하는 낙서가 많이 되어 있다고 하는 아이들의 말을 듣고 담임 선생님은 아이들과 놀이터를 가보니 진짜 심한 욕이 많이 써 있었다고 한다. 그래서 선생님은 아이들과 어떻게 하면 욕설이 써 있는 낙서를 하지 않게 할까에 대해 토론을 하고 행동에 나섰다고 한다. 구청에 온라인 민원을 넣어 놀이터의 낙서를 지워 달라고 하고 관리사무소를 찾아가서 관리사무소가 하는 일에 대해서 알아보고 학교에 돌아와 피켓을 만들고 욕을 하지 맙시다 캠페인을 벌였다고 한다. 그리고 학생들이 낙서도 지워 보면서 하나의 커다란 사회 참여 교육을 만들어 냈다고 한다. 코로나 19로 인해 다소 주춤 했을 것 같은 교실 수업에 새로운 활력을 주는 수업 사례이야기 속에 시간 가는 줄 모르고 들었다.

3. 선생님 저는 아이들이 서로 이야기를 하면서 아! 그렇구나!!! 라는 대화를 듣는 순간이 너무 좋아요.

2020년 대한민국에서 교사는 교육의 주체일까? 아니면 명령을 받으면 따라가는 수동적인 존재 인가? 교육은 교사와 학생 사이에서 일어나는 다양한 상호작용이다. 이런 이유로 교사는 수업을 디자인 하고 수업을 이끌어나가며 학생과 교감을 나누는 것이다. 그런데 사상 초유의 온라인 수업을 맞이하면서 그동안 우리가 알고 있던 수업의 형태가 아닌 새로운 수업 형태를 맞이하게 되었다. 온라인 수업이 바로 그것이다. 이런 이유로 학교 현장은 무척 혼란스럽다. 누구는 영상을 만들고 때로는 실시간 온라인 접속을 통해 쌍방향 수업을 하고 등등이다.

지금 학교 현장은 혼란과 디지털 기기에 적응하지 못한 사람과 적응한 사람간의 적지 않은 위화감이 돌고 있다. 지금 나에게도 그런 어려움이 따라온다. 디지털에 어느 정도 적응을 했다고 하지만 전통적인 수업 방식을 고수하는 구시대(?)적인 생각이 나에게는 공존한다. 수업에 대해 동교과 선생님과의 대화를 하면서 다시금 가르치는 것에 대해 많은 생각을 해보게 된다.

“학생들이 수업 시간에 아! 그렇구나!라는 앎이 있는 수업을 디자인 하고 싶다”

적어도 학생이 수업에서 행동하는 지식의 발견에 대한 동교과 선생님과 나는 수업의 목표가 같았다. 그런데 수업을 준비하고 구체적으로 접근하는 방법에서 많은 차이를 보인다. 나는 온라인 수업에서 컨텐츠를 제작해 제공을 하는 수업을 제안하고 동교과 선생님은 실시간 쌍방향 수업을 제안했다. 왜 차이가 있을까? 앎에 대해 발견에 대해 같은 목표를 가지고 있는데 수업을 전달하는 방법에 대해 왜 이렇게 다를까? 내가 실시간 쌍방향 수업을 할 때 사용하는 디지털 기기 조작의 낯 설음과 어색함 때문에 안하는 것일까? 아니면 동교과 선생님께서 영상을 찍어서 수업을 준비하는 것에 대한 개인적 거부감일까? 어쩌면 둘 다 약간의 두려움과 거부감이 있다. 그래도 서로 상대방에 대한 존중과 믿음을 가지고 수업을 준비하는데 왜 차이가 날까? 라는 고민을 해보았다. 그리고 다시 수업에 대해서 대화를 하던 날 그 차이가 어디에 있는지 어렴풋이 알 수 있었다. 

나는 수업에서 학생들의 앎에 대한 지식의 발견을 교사 주도의 강의에서 답을 찾고 있었다. 과학이라는 과목 특성상 학생들은 과학적 사고의 패턴을 가지기 위해 교사가 가장 먼저 해줘야 할 것은 과학 지식들 사이에 들어 있는 논리적 순서와 인류가 지금까지 밝혀온 과학의 지식 그 순간들을 타이트하고 짜임새 있게 전달을 하고 싶어 한다. 그래서 나는 수업에서 교과간의 벽을 넘고 교과서의 순서를 뒤집기도 한다. 그러면 학생들은 그 속에서 생각을 하고 그 생각들의 조각이 결합되는 되면서 아! 그렇구나!라는 발견을 한다. 그러니 나는 컨텐츠를 만들어 제공하는 수업을 디자인 하고 싶었던 것이다. 반면 동교과 선생님은 교사의 활동이 최소화 되며 학생들이 모둠을 만들고 함께 대화를 하면서 서로의 상호작용 속에서 아! 그렇구나! 오~~ 너 천재인데 라는 대화를 주고받으며 과학 교과 내용을 발견하고 알아가는 수업을 하고 싶어 한다. 동교과 선생님은 아이들이 상호작용하면서 주고받는 그 대화를 보면 너무 행복하고 미치도록 좋다고 한다. 그러니 지금 이렇게 단방향으로 제공되는 수업이 얼마나 답답하고 학생들의 활동을 볼 수 없고 아이들도 수업 시간에 상호작용을 하지 못하니 얼마나 수업 시간이 아쉬울까 생각을 해본다. 이런 결론 속에 선생님은 쌍방향 상호작용을 하는 수업에 대한 갈증을 풀고 학생들이 서로 상호작용할 수 있는 수업을 한다는 것은 지금 온라인 수업에서 선생님이 하고 싶은 수업은 실시간 상호작용 수업이다. 

이렇게 수업에 대해 많은 대화를 하고 나니 내가 원하는 수업과 그가 원하는 수업 내용과 형식에 대한 접점이 조금 씩 보인다. 적어도 동교과 샘과 나는 학생들이 수업에서 아! 그렇구나!를 가져갔으면 좋겠다는 목표는 같다. 그러니 그 방법에 대한 이야기는 조금씩 더 구체화 하면 된다. 수업의 목표가 정해 졌으니 나머지는 기술이다. 가르치고 싶은 것에 대해 용기를 가질 수 있으면 된다. 

우리도 삶을 위해 행복한 수업을 할 준비는 되어 있다.!!

"‘시험을 위한 공부’가 되면 안 됩니다. 무엇을 어떻게 가르칠 것인가를 시험이 좌우하게 되면, 교사는 물론이고 학생들에게도 제대로 된 학습 동기를 부여할 수 없습니다. 그러면 우리는 아이들에게 ‘세상을 어떻게 알아갈 것인가’가 아니라 ‘정답을 맞히는 법’을 배우기 위해 학교에 가는 것이라고 말해야 합니다. 개인적으로는 이것이 가장 나쁜 교육이라고 생각합니다." - P56

역사를 잊으면 나라를 잃어 버린다.

광장, 민주주의를 외치다 ㅣ 정치의 시대
한홍구 지음 / 창비 / 2017년 5월

강의를 듣는 것과 같이 책한 권이 훅 지나갔다. 

읽을 때는 가슴이 답답하고 우리에게 미래가 없다고 생각했는데

긴 호흡으로 역사를 보면 우리는 조금씩 진보하고 있다.

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한국 현대사에서 가장 빛나는 성취가 민주화와 산업화라면 그 역사는 반드시 다시 쓰여야 한다. 그 성취의 진정한 주역은 박정희도 아니고 몇몇 이름난 민주화 운동가들도 아니다. 우리가 가장 기억해야 할 사람들은 그 시절 가장 어려운 처지에서 자신들이 인간임을 자각하고, 인간으로서의 대우를 받기 위해 노력했던 수많은 여성노동자들이다. 그 당시 민중의 최전선을 지킨 것은 무쇠팔뚝의 남성노동자들이 아니라 가녀린 '공순이'들이었다. 사랑도 명예도 이름도 남기지 않은 그들의 역사는 아직 쓰이지 않았다.  책 속에서 여성노동자 활동에대한 내용 설명 중

넌 어디까지 알고 있니?

악어 프로젝트 - 남자들만 모르는 성폭력과 새로운 페미니즘 ㅣ 푸른지식 그래픽로직 5
토마 마티외 지음, 맹슬기 옮김, 권김현영 외 / 푸른지식 / 2016년 6월

몇해전 유명 배우가 인터뷰를 하는 장면에 나도 모르게 공감이 갔다. 

그가 말하길 자기는 나름 생각도 있고 와이프도 존중하고 살아가는 삶을 살았다고 생각했다고 한다. 

하지만 어느날 와이프와 와이프의 친구들 그리고 자신과 성이 다른 사람들과의 대화에서 자신은 일상에 너무 편하게 살아가고 있었구나를 알게 되었다고 한다. 

그에게 일상은 누릴 수 있는 자유가 있는 시간이다. 그리고 우리 주변은 스스로 자유롭게 즐길 수 있는 공간이다. 

그런데 어떤 누군가에게는 그 일상의 시간과 자유의 공간에 눈치를 봐야 하고 불편하며 더 나아가 위협을 느끼고 있다는 것이다. 

그렇다. 

내가 절때 알 수 없는 것 그것은 경험하지 못했기 때문이기도 하고 관심을 가지지 않기 때문이기도 하다. 

나에게 편한 일상이 누군가에게는 불편한 시간이기 때문이다. 불편을 넘어 존재의 위협을 당하는 것이라면 난 어떻게 생활 했을까....

짜릿한 긴장감

한국스릴러문학 단편선 ㅣ Miracle 1
강지영 외 지음, 김봉석 엮음 / 시작 / 2008년 6월

우연히 손에 들고 읽게된 책이다. 

평소 공포와 스릴러 소설을 즐겨 보다. 중고서적에들렸을 때 우연히 손에 들고 본 책..

아주 짧은 시간이었지만 순간 빠져들어 세상의 다른 소리와 단절을 시켜 주는 소설들이 었다. 

무언가 깊게 남겨지는 것이 없지만 그것이 더욱 매력인것 같다. 

소설의 글들이 눈앞에서 액션영화처럼 펼쳐졌다.