우주로 가는 물리학

우주로 가는 물리학

 

과학책 읽는 걸 좋아한다. 과학 전반의 새로운 지식을 배우는 즐거움도 있고, 과학의 엄밀성, 논리성, 객관성이 인류의 이성을 대표한다고 생각하기에, 배우는 즐거움과 함께, 합리적 이성을 유지하기 위해서도 꼭 읽어야 한다고 생각한다.

과학책을 읽기 시작한 건 30대 후반, 40대 초반부터였다. 그때까지 주로 사회과학, 역사, 문학 분야 책을 읽었는데, 여기에 과학 분야의 책을 읽기 시작하면서 지적 확장에 큰 도움이 되었다. 과학책 읽기의 첫걸음은 진화론으로 시작하는 게 좋다고 나는 믿는다. 진화론을 배우면 인간 이성의 합리성을 알게 된다. 즉, 인간은 자연 속에서 생존하는 수 억의 뭇생명과 똑같은 생명체 가운데 하나일뿐이며, 진화를 거듭하면서 '정신'과 '이성', '언어'와 같은 추상적 개념을 갖게 된 동물이라는 걸 알게 된다. 

이런 배움으로 우리는 '신'이라는 존재에 의존하지 않고, 미개한 시기에 인류가 만든 절대적 존재인 '신'이 과학이 발달한 오늘날에는 더 이상 의미가 없다는 걸 깨닫게 된다. 이런 과정이 중요한 건, 인류가 지구 행성 위에서만 살아가는 게 아니라, 우주의 탄생 시점인 138억 년 전의 시간부터, 오늘날 확장하는 관측 우주의 지름 940억 년을 이해하는 배경을 바탕으로, '인간'의 존재 의미를 성찰하고 우주의 비밀을 풀어가는 고등 동물의 역할을 다하는 것이 소명이라는 걸 배울 수 있다.

 

인류의 지적(知的) 확장은 비균등, 불규칙하게 나타난다. 르네상스 시대를 대표하는 인물인 레오나르도 다 빈치의 경우, 뛰어난 화가, 발명가, 건축가, 무기 설계가, 조각가, 의학자, 과학자 등으로 전인(全人)의 모델이었다. 어느 시기나 천재들이 있었고, 극소수의 천재들이 한 시대를 끌고 나가면서 인류의 진보가 동력을 얻었다.

과거부터 오늘날까지, 수학자, 과학자, 철학자, 물리학자는 여전히 극소수의 천재들이다. 평범한 사람이 생각할 수 없는, 고도의 사고(思考)와 사유의 힘으로 새로운 세상을 발견하며, 이들의 발견은 인류의 진보에 결정적 역할을 한다.

 

이 책 '우주로 가는 물리학'은 이론물리학자인 마이클 다인이 '물리학'이라는 학문 분야의 역사와 성과, 물리학자의 업적, 물리학 이론을 '가능한' 쉽게 이해할 수 있도록 설명한 책이다. 물리학 입문서, 물리학 개론서로 이해해도 좋은데, 그렇다고 아주 쉽다고는 말할 수 없다.

물리학 자체가 어렵기도 하지만, 수식이 전혀 없어도, 말로 설명하는 내용을 쉽게 이해하기 어려운 가장 큰 이유는 낯설기 때문이다. 물리학을 공부하지 않은 사람은 물리학 용어들이 낯설다. 쉽고, 어렵고를 떠나 낯선 대상을 만나면 우선 두려움과 불안이 나타나는데, 물리학도 수 많은 법칙과 용어, 개념 등이 낯설어서 어렵게 느껴진다.

이 책이 어렵다면 그건 우리가 전혀 모르는 세계를 설명만 듣고 이해하는 어려움과 같다고 생각하면 되겠다. 그럼에도 이 책은 '상당히' 쉬운 내용이며, 물리학에 관심이 있고, 물리학 관련 책을 몇 권 읽은 독자라면 낯익은 물리학자의 이름과 물리학 법칙과 개념들이 등장해서 반갑고 재미있을 거라고 생각한다.

 

이론물리학자 마이클 다인은 누구보다 이론물리학을 잘 아는 과학자로서, 물리학이 다루는 분야가 인류가 발견한 가장 작은 단위인 10-(마이너스)35승의 '프랑크 길이'와 '끈 이론'의 '끈', '양자 폼'에서 가장 큰 수인 10의 27승인 '관측 가능한 우주의 크기'까지 사이에 있는 모든 물질의 법칙을 설명하고 있다.

이 단위가 얼마나 어마어마한 지 99.999%의 사람은 이해하지 못한다. 그렇더라도 이런 세계를 발견하고, 설명하는 천재들이 있기에 보통 사람들의 과학 지식과 이성의 합리적 판단을 하는 근거를 만든다. 

수학자와 과학자가 발견한 '법칙'과 '증명'은 지구는 물론, 우주 전체에서도 같은 결과가 나타난다는 걸 우리는 안다. 그건 엄밀한 검증을 통해 수학자와 과학자들이 동의했기 때문이며, 과학이 훌륭한 이유는, 끊임없이 스스로 의심하며, 새로운 발견과 검증을 게을리 하지 않기 때문이다.

 

이 책은 모두 15장으로 구성했으며, 고전물리학의 시조인 아이작 뉴튼의 업적부터 설명한다. 이 책에 등장하는 물리학자, 수학자의 이름과 업적만 알아도 물리학의 기본 공부는 한 걸로 볼 수 있겠다. 19세기 이후 물리학자, 수학자, 천문학자 등이 발견한 법칙과 논증한 이론들을 시간의 흐름에 따라 설명하고 있어서 물리학의 흐름을 이해하는데 도움이 된다.

물리학은 필연적으로 우주와 만난다. 우주는 '무한'해서 매우 큰 수가 등장하지만, 그에 못지 않게 매우 작은 수도 반드시 있어야 한다. 빅뱅의 순간 10-(마이너스)37초의 순간에 우주가 어떤 모양을 하고 있는지 물리학자들은 설명하고 있다. 1919년 아인슈타인이 특수상대성이론을 발표한 이후, 오늘날의 물리학은 고전 물리학에서 크게 도약했다. 

양자역학, 끈이론 같은 개념이 등장하고, 물질과 반물질, 암흑물질을 발견하면서 물리학이 감당하는 영역과 질문의 깊이는 더 어려워질 수밖에 없다. 물리학이 어려워진다는 뜻은 인류가 그만큼 더 많은 우주의 비밀을 알아가고 있다는 뜻이기도 하다.

물리학의 큰 흐름을 이해하는데 도움이 되는 내용으로, 복잡하고 어려운 수식 없이, 숫자와 설명만으로 물리학의 법칙을 설명하고 있으며, 물리학자의 업적을 시간의 흐름에 따라 기술하고 있어 이해하기 쉬운 책이다.