[100자평] 투게더 : 우리 함께

투게더 : 우리 함께
박문구 지음 / 작가와비평 / 2017년 8월

잔잔한 감동이 밀려온다. 중간 중간 부모와 자녀들 간에, 학생들과 선생사이, 친구들 사이에서 일어나는 갈등이 적당한 긴장감을 유발한다.

[북 리뷰] 일상적이지만 절대적인 뇌 과학지식 50

일상적이지만 절대적인 뇌과학지식 50 - 100년 동안 인류가 뇌에 관해 밝혀온 모든 것
모헤브 코스탄디 지음, 박인용 옮김, 정용 감수 / 반니 / 2016년 3월

【 일상적이지만 절대적인 뇌 과학지식 50 】

_모헤브 코스탄디 / 반니

우리의 마음은 어디에 자리 잡고 있을까? 두 손을 가슴에 얹고 다시 잘 생각해보라고? 가슴이 무슨 말을 해줄까? “그 손 치우시지요.” 하지 않으면 다행이다. 알파고 파동으로 인공지능에 대한 관심이 높아졌다. 영국 소설가 메리 셸리는 어마무시한 말을 남겼다. “세상을 만들어낸 조물주의 장대한 메커니즘을 흉내 내려는 인간의 노력은 어떤 것이든 그 결과가 매우 무시무시할 것이다.” 메리 셸리는 오늘날 SF 소설의 선구가 된 《프랑켄슈타인》의 저자이다. 작가이자 저널리스트 앰브로즈 비어스는 “마음은 뇌에서 분비되는 신비로운 형태의 물질”이라고 했다. 두 사람의 말에 공감한다.

지난 10년 동안 뇌에 대해 알게 된 것이 그 전 100년 동안 알아낸 것보다 훨씬 많다고 하는 사람도 있다. 그렇지만 우리는 아직 우리의 뇌에 대해서 모르는 부분이 더 많다고 생각한다. 우리의 마음조차도 뇌에서 조정하고 있는데, 나의 마음을 나도 모르겠는데, 인공지능에 대한 관심 이전에 인간지능에 대한 공부부터 해야 하지 않을까?

“이 책은 지난 100년 동안 인류가 뇌에 관해 배워온 것을 압축해 정리한 것이다. 낡은 개념은새로운 증거를 통해 재정립하고, 최근에 생겨난 개념까지 아울러서 신경과학에서 중요한 개념을 일목요연하게 정리해보았다. 이제 이들 개념을 정확하게 알기 쉬운 방식으로 설명하고 껍데기와 알맹이를 구별해서, 머릿속의 신비한 물질로부터 그 신비를 벗기고자 한다.”

스트레스가 만병의 근원이라는 것은 이미 상식화되었다. 몸이 받은 스트레스는 찜질방이나 사우나가 도움이 될 수도 있다. 한 숨 푹 잠자고 나면 풀릴 수도 있다. 문제는 정신적 스트레스다. 소화도 안 되고, 잠을 못 이루게 한다. 무기력해진 나날이 이어지다보면, 삶의 의욕마저도 상실한다. 그만 살고 싶은 위험한 유혹도 받게 된다. 유아기와 사춘기에 스트레스를 많이 받으면 뇌와 행동 태도에 부정적인 영향이 오래 지속된다. “스트레스는 자율신경계, 면역계, 호르몬계 등의 통합 반응을 일으킨다. 시상하부(뇌하수체) 부신 축이 제어한다. 스트레스에 노출되면 시상하부에서 코르티코트로핀 분비 호르몬(CRH)과 바소프레신을 분비해, 뇌하수체의 부신피질자극호르몬(ACTH) 분비를 촉발한다. 그러면 다시 부신에서 아드레날린, 노르아드레날린, 글루코코르티코이드 호르몬이 분비되어 신체 여러 부분에 효과를 발휘한다.” 여러 날, 여러 주, 여러 달 계속되는 좋지 못한 사건에 따른 스트레스는 뇌에 오래 남는 변화를 초래할 수 있다.

각기 50개의 독립된 글들은 다소 딱딱하게 느껴지기 쉬운 뇌에 관한 이야기들을 칼럼 형식으로 썼기 때문에 읽기에 그리 부담스럽지 않다. 기술이 진보하고 뇌에 대한 지식이 쌓여가면서, 신경과학과 새로운 과학적 발견의 의미에 대한 대중적 관심도 점차 높아지고 있다. 동시에 흥미를 유발하는 부정확한 정보도 널리 퍼지고 있는 것이 사실이다. 예컨대 왼쪽 뇌가 논리를 담당하고 오른쪽 뇌가 창의성을 담당한다는 등의 좌뇌/우뇌형의 이야기에 지은이는 제동을 건다. 이런 속설이 특히 교육이나 기업경영에 상당한 영향을 끼치고 있는 것 같다는 우려의 마음을 표현하고 있다. 이 좌뇌/우뇌 신화는 뇌들보를 절단한 환자들에 대한 1960년대의 연구로부터 비롯되었다는 것이 정설이다. 물론 언어기능을 수행하는 것은 압도적으로 좌뇌이며, 지각 능력과 공간감각 능력은 우뇌가 제어한다는 것은 맞는 말이긴 하다. “이들 기능의 비대칭에 대해서는 신경학자들 사이에 거의 논란이 없지만, 사실 뇌는 전체가 하나로서 통합 작용하며, 우리 행동의 대부분은 좌우 반구 양쪽의 공동 작용으로 만들어진다. 그런데도 좌뇌/우뇌 신화는 그럴듯하게 여겨지기 때문에, 우뇌의 창조적 잠재력을 자극한다는 식으로 어떤 상품이나 서비스를 광고하는데 이용되곤 한다.”

뇌에 대해 많이 안다고 해서 인간을 이해할 수 있을까? 뇌 연구가 아무리 발전한다고 해서 우리 자신에 대해, 생명에 대해, 인간에 대해 모든 답을 줄 수 없을 것이다. 그렇다면 앞으로 인간의 뇌에 대한 연구 방향은 어떻게 잡아야 할까? 이 책의 지은이는 신경생물학자답게 갖가지 중독, 알츠하이머병, 뇌졸중, 뇌성마비 등 우리를 괴롭히는 여러 가지 질병을 치료할 가능성에 기대를 걸고 있다. 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI, Brain-Computer interfacing)도 주목할 만하다. ‘생각의 힘으로 외부 장치를 제어한다’는 의미가 담긴 BCI는 신경세포의 활동을 해독, 그것을 명령신호로 번역해 로봇 팔 같은 기계를 제어하는 장치를 뜻한다. 신경과학, 컴퓨터과학, 초소형 전자 기술(마이크로일렉트로닉스)등의 진보를 바탕으로 한다. 아직은 미흡한 단계지만, 이 기술이 더욱 발전되면 중증 마비 환자들이 거동할 수 있게 될 가능성이 커진다고 내다 볼 수 있다.

지은이는 이렇게 책을 마무리 한다. “신경과학은 차츰 우리 일상에 파고들고, 대중의 관심도 높아지고 있다. 하지만 이들 문제에 대한 잘못된 평론도 적지 않다. 그래서 이제 많은 신경윤리학자들은 연구의 사회적인 의미는 물론 그 한계까지 설명하기 위해 대중에게 다가가야 할 책무가 있다고 믿는다.”

[100자평] 일상적이지만 절대적인 뇌과학지식 50

일상적이지만 절대적인 뇌과학지식 50 - 100년 동안 인류가 뇌에 관해 밝혀온 모든 것
모헤브 코스탄디 지음, 박인용 옮김, 정용 감수 / 반니 / 2016년 3월

뇌에 대해 많이 안다고 해서 인간을 이해할 수 있을까? 뇌 연구가 아무리 발전한다고 해서 우리 자신에 대해, 생명에 대해, 인간에 대해 모든 답을 줄 수 없을 것이다. 그렇다면 앞으로 인간의 뇌에 대한 연구 방향은 어떻게 잡아야 할까?

[100자평] 하이젠베르크의 양자역학, 불확정성의 과학을 열다

하이젠베르크의 양자역학, 불확정성의 과학을 열다 ㅣ 작은길 교양만화 메콤새콤 시리즈 4
이옥수 지음, 정윤채 그림 / 작은길 / 2016년 4월

글과 그림이 만화로 재미있게 편집된 이 책을 현재 과학을 전공하는 학부생들이나, 미래의 과학도들에게 추천하고 싶다. 부모가 자녀들과 함께 읽어도 좋은 책이다.

[북 리뷰] 하이젠베르크의 양자역학

하이젠베르크의 양자역학, 불확정성의 과학을 열다 ㅣ 작은길 교양만화 메콤새콤 시리즈 4
이옥수 지음, 정윤채 그림 / 작은길 / 2016년 4월

【 하이젠베르크의 양자역학 】 

  _이옥수 글, 정윤채 그림 / 작은길출판사

다재다능하면서도 괴짜 과학자라는 애칭이 붙었던 미국의 물리학자 리처드 파인먼은 “만일 기존의 모든 과학적 지식을 송두리째 와해시키는 대재앙이 일어나서 다음 세대에 물려줄 과학적 지식을 단 한 문장으로 요약해야 한다면, 그것은 아마도 ‘원자 가설’일 것이다.” 라고 말했다.

‘원자 가설’은 모든 물질이 원자로 이뤄져 있으며, 이들은 영원히 운동을 계속하는 작은 입자로서 거리가 어느 정도 이상 떨어져 있을 때에는 서로 잡아당기고, 외부의 힘에 의해 압축되어 거리가 가까워지면 서로 밀어낸다는 가설을 뜻한다.

물리학자들에겐 ‘원자’의 존재를 인정하고, 파악하는 것이 기본이다. 파인먼이 원자가 사물의 기본이라는 생각은 세대를 이어서 전수되어야 할 물리학의 핵심 개념이라고 단정을 짓는 것도 무리가 아니다. 원자라는 개념을 처음 사용한 사람은 그리스 철학자 데모크리토스로 알려져 있다. 근대적 원자론은 19세기 초 영국의 존 돌턴에 의해 제창된다. 조지프 톰슨은 음극선관 실험을 통해 일명 푸딩 모델로 불리는 원자모형을 주장했다.

이 책의 주인공 하이젠베르크는 1958년 ‘세계공식(World Formula)’이라고 알려진 식을 만들어서 모든 소립자의 특성을 유도해내려고 했다. 그는 젊은 시절 플라톤의 『티마이오스』에 영감을 받아 양자론의 발전에 앞장선다. 코펜하겐 해석이 양자역학의 공리로서 널리 인정받게 된 이후 자연현상의 근본적인 법칙이 대칭성이라는 믿음을 갖고 세계 공식을 만들고자 했으나 결국은 실패했다. 평생의 친구이자 연구 파트너였던 파울리마저도 외면한 공식이지만, 대칭성에 대한 하이젠베르크의 믿음은 현대물리학 이론에 그대로 남아 있다.

책의 서두는 1958년 뮌헨시 800주년 기념행사장인 독일박물관에서 하이젠베르크가 연설을 하는 장면부터 시작된다. “제 고향은 뮌헨이 아닙니다. 제가 태어난 곳은 뷔르츠부르크입니다. 뮌헨에서 꽤 떨어진 곳이죠. 1910년 아버지가 뮌헨대학의 그리스 문헌학 교수로 초빙되면서 우리 가족은 뮌헨에 와서 지내게 되었습니다.” 그때 그의 나이는 아홉 살이었다. 1920년 뮌헨대학. 대학에서 무엇을 전공할까 고심하던 그는 처음에 수학을 염두에 뒀으나, 이론물리학으로 방향을 잡는다. 그가 대학에서 학문의 인정을 받게 된 계기는 조머펠트 교수와의 조우와도 관계가 있다. 조머펠트는 보어의 양자가설을 전자의 궤도를 원이 아닌 타원궤도로 확장하고 상대론을 적용함으로써 추가로 발견된 수소의 선스펙트럼을 완벽하게 설명했다. 이를 보어-조머펠트 원자모형이라고 한다. 조어펠트 교수는 하이젠베르크에게 제만 효과를 설명해보라고 하면서 의문점을 찾아보라고 지시한다. 그 당시까지만 해도 ‘이상 제만 효과’라는 명칭이 붙은 실험이었다. 원자에 자기장을 가했을 때 선스펙트럼이 분리되는 수는 항상 홀수여야 하는데, 그 수가 짝수로 갈라지는 것이 관찰되었다. 그런 현상을 그때는 도저히 설명할 수 없었기 때문에 ‘이상 제만 효과’라고 불렀다. 하이젠베르크는 이 문제를 반정수(+1/2, -1/2)를 사용하면 된다는 생각을 하게 된다. 당시에는 아무도 반정수에 대해서 말한 적이 없었다. 양자수는 정수였던 것이다. 조머펠트 교수조차도 “그건 불가능하네. 양자의 세계는 정수와 상관이 있는 걸세. 반정수는 있을 수가 없어.”라고 하이젠베르크의 말문을 닫는다. 그러나 그가 옳았다. 그의 이론은 나중에 전자의 에너지 상태를 기술하는데 쓰이게 된다.

하이젠베르크는 1927년, 그의 나이 스물여섯 살에 라이프치히대학 이론 물리학 정교수가 된다. 독일에서 가장 젊은 교수로 기록된다. 히틀러의 등장으로 제2차 세계대전이 일어나고, 하이젠베르크도 힘든 시간을 보내게 된다. 나치의 강압으로 핵개발에 관여하게 되는 것이다. 실패로 돌아갔지만, 전쟁이 끝난 후 그 후폭풍을 견뎌내야 했다. 원자폭탄 개발 경쟁에서 독일은 연합국이 벌인 다각도의 방해 작전으로, 처음에는 우라늄 확보에 어려움을 겪었다. 충분한 양의 우라늄을 구하지 못하니 차선책으로 감속재인 중수를 사용하는 방법을 채택한다. 그때에도 중수 수송선 폭파 같은 방해공작이 끊이지 않았다. 반면, 미국은 중수 방식을 쓰지 않았고, 엄청난 비용과 우수한 과학자를 대거 투입한 덕분에 폭탄 제조에 성공한다. 하이젠베르크는 1932년 양자역학을 세운 공로로 노벨물리학상을 받았다. (노벨상은 1933년에 받음)

글과 그림이 만화로 재미있게 편집된 이 책을 현재 과학을 전공하는 학부생들이나, 미래의 과학도들에게 추천하고 싶다. 부모가 자녀들과 함께 읽어도 좋은 책이다.