중력으로부터 새롭게 알 수 있는 사실은 이밖에 또 무엇이 있을까?
지구가 둥글다는 것은 누구나 알고 있다. 그런데 왜 하필이면 구형인가? 다른 모양이면 안되는 이유라도 있는가? 물론 있다. 이것도 바로 중력 때문이다. 중력은 모든 것들을 서로 끌어당기게 하고, 당기는 힘은 거리에 따라 변하기 때문에 같은 거리에 있는 동일한 물체들은 중력의 크기가 같다. 즉, 지구의 표면은 중심으로부터 거리가 모두 같기 때문에 동일한 중력이 작용하여 지금과 같은 평형 상태를 유지하고 있는 것이다.

조금 더 세밀하게 관찰해보면 지구의 정확한 모양은 완전한 구형이 아니라 약간 일그러진 타원형인데, 이것은 자전에 의한 원심력이 적도 근처에서 제일 강하게 나타나기 때무니다. 실제의 측정 결과도 지구가 타원체임을 보여주고 있으며, 찌그러진 정도, 즉 이심률까지도 정확하게 알려져 있다. 지구뿐만 아니라 태양과 달 등의 천체들도 중력법칙에 의해 모두 구형임을 알 수 있다.

1920년 이전에는 아인슈타인의 물리학이 권좌를 차지하고 있었다. 전혀 다른 존재로 여겨졌던 3차원의 공간과 1차원의 시간은 상대성이론에 의해 '4차원의 시공간'으로 통합되었고, 중력을 설명하기 위해 '휘어진 시공간'의 개념이 도입되어 있었다. 따라서 물리학의 주된 무대는 시공간이었으며 중력은 시공간을 변형시키는 원인으로 이해되었다.

이렇게 시간과 공간의 개념이 변화를 겪던 무렵에 입자의 운동에 관한 법칙에서도 심각한 문제점이 발견되었다. 뉴턴이 발견했던 '관성'과 '힘'의 법칙이 원자에는 통하자 않았던 것이다. 아주 작은 규모(미시적 세계)에 적용되는 법측은 큰 규모(거지석 세계)의 경우와 전혀 딴판이었다. 이것 때문에 물리학은 한층 더 어려워졌지만, 그와 동시에 아주 재미있는 학문이 되기도 했다. 왜 어려워졌을까? 미시세계에서 작은 입자들의 행동방식이 너무나 '부자연스러웠기' 때문이다. 사람은 미시세계를 직접 경험할 수 없기 때문에, 이 희한한 행동양식을 체계적으로 연구한다는 것 자체가 불가능했다. 그래서 물리학자들은 분석적인 방법을 동원할 수 밖에 없었으며, 상상력을 최대한으로 발휘해야만 했다.

『파인만의 여섯 가지 물리 이야기』(원제 : Six Easy Pieces)는 1965년 노벨 물리학상을 수상한 미국의 물리학자 리처드 파인만이 교수로 재직하던 칼텍(캘리포니아 공과대학)의 1, 2학년 학생들을 대상으로 실시한 기초물리학 강의 가운데 일반인도 이해할 수 있도록 가장 재미있고 흥미로운 여섯 편을 골라 엮은 책이다.

1960년대 초, MIT와 함께 미국을 대표하는 명문 공과대학 칼텍에 입학한 신입생은 2학년 때까지 필수 과목인 기초물리학을 수강해야 한다. 그런데, 그 내용이 다소 어려웠기 때문에 많은 학생이 점점 이 과목에 대해 흥미를 잃고 있었다. 학교 측에서는 이러한 분위기를 쇄신하는 차원에서 아직 40대의 '팔팔한' 젊은 교수인 리처드 파인만에게 신입생들을 위한 기초물리학 강의를 부탁했다. 본래 리처드 파인만은 칼텍에 교수로 재직하는 동안 대학원생을 위한 강의만 해 왔던 그는 이때 흔쾌히 학부생을 위한 강의를 하기로 동의했다고 한다.

1961년부터 1963년까지 계속된 이 강의의 내용은 훗날 『파인만의 물리학 강의』라는 제목을 달고 세 권의 두툼한 책으로 출간되었다. 파인만의 기초 물리학 수업은 칼텍의 1, 2학년생들을 위한 것이었지만, 시간이 지나면서 점점 난이도가 높은 내용을 다루게 되자 학생들을 슬그머니 하나 둘씩 자리를 뜨기 시작했다. 그러나, 강의실은 늘상 "만원"이었기 때문에, 정작 파인만 자신은 학생이 줄어든다는 사실을 깨닫지 못했다고 한다. 왜냐하면, 진도를 따라가지 못하는 학생들이 떠나간 자리를 대학원생과 동료 교수들이 몰려와 채우는 기현상이 벌어졌기 때문이었다.

리처드 파인만은 원래 물리학계에 천재적인 인물로 소문이 났지만, 그의 가장 큰 장점은 무엇보다도 "어려운 내용을 쉽게 풀어내는" 흔치 않은 재능을 타고났다는 것이었다. 더군다나 물리학의 전문가가 아닌 일반 학부생을 대상으로 하는 강연이었기 때문에, 파인만의 설명은 간결하면서도 조리있고, 유머러스하면서도 핵심을 놓치지 않는 알짜배기 강의로 소문이 났던 것이다. 그의 강의실이 언제나 만원이었던 이유는 대학원생은 물론 동료 교수들까지도 도대체 그가 어떤 방법으로 "어려운 물리학을 쉽게 풀어내는지" 구경하기 위해서일지도 모를 일이다.

그래서인지, 학부생을 상대로 한 강의를 하면서 파인만은 "내 강의는 학부생들에게 큰 도움이 되진 않는 것 같다"고 생각했다. 실제로도, 그 강의로 인해 가장 큰 도움을 받은 쪽은 학부생이 아니라 오히려 앞으로 물리학을 계속 공부해야 할 대학원생과 칼텍의 동교 교수들이었던 것이다. 그들은 자기가 익히 알고 있던 물리학의 기본 개념에 대한 놀라울 정도로 단순 명쾌한 "파인만식 해석"을 들으며 새로운 아이디어와 영감을 떠올리곤 했다. 강의에 뒤이어 출간된 『파인만의 물리학 강의』가 무려 반세기 가까이 지난 지금까지도 전 세계 물리학도의 필독서가 된 까닭도 바로 그 때문이다.