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품목정보
| 발행일 | 2020년 12월 14일 |
|---|---|
| 판형 | 양장? |
| 쪽수, 무게, 크기 | 420쪽 | 716g | 153*224*30mm |
| ISBN13 | 9791164050802 |
| ISBN10 | 116405080X |
수학의 함정
: 아름다움에 사로잡힌 물리학자들
[ 양장 ]
자비네 호젠펠더 저 / 배지은 역
|
해나무
|
2020년 12월 14일
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- 수학 top100 9주
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저자 소개 (2명)
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물리학자들은 확신했고, 그 확신에 수십억 달러를 걸었다. 지난 수십 년 동안 물리학자들은 세상을 변화시킬 수 있는 새로운 발견이 어디에 있는지 안다고 말했다. 물리학자들은 가속기를 건설했고, 우주 공간에 위성을 쏘아 올렸고, 땅속 깊은 곳에 검출기를 묻었다. 세상은 물리학의 갈망을 실현할 준비가 되어 있었다. 그러나 물리학자들이 새로운 돌파구를 기대했던 그곳에서는 아무 일도 일어나지 않았다. 물리학자들은 실험을 통해 그 어떤 새로운 결과물도 얻지 못했다.
물리학자들은 수학이 아니라 수학의 선택에서 실패했다. 그들은 대자연이 우아하고 단순하며 친절하게 실마리를 내어준다고 믿었다. 그들은 대자연의 속삭임을 들을 수 있다고 생각했지만, 사실 그것은 그들의 혼잣말에 불과했다. 이제 대자연이 입을 열었지만, 대자연은 크고 또렷하게 아무것도 말해주지 않았다.
--- p.11
어떤 이론이 매력적인지 아닌지를 정의하는 정확한 수학적 규칙을 보여줄 수는 없습니다.” 잔 프란치스코 주디체는 이렇게 말한다. “한 이론을 놓고 다양한 문화권에 속한 사람들이 공통적으로 아름다움과 우아함을 인지하는 걸 보면 놀랍죠. 이를테면 ‘새 논문을 썼는데 내 이론이 무척 아름다워요’라고 말할 때, 굳이 이론을 상세히 설명할 필요가 없어요. 논문을 보면 내가 왜 그렇게 흥분하는지 곧바로 알게 될 테니까요. 안 그래요?”
아니, 난 모르겠다. 그래서 내가 그와 얘기를 하는 것이다. 내가 아름답다고 생각하건 말건, 자연법칙이 내 생각에 왜 관심을 두겠는가? 나와 우주의 그런 연결은 대단히 초자연적이고, 대단히 낭만적이며, 대단히 내 스타일이 아닌 것 같다.
그러나 잔은 자연이 ‘내가’ 아름답다고 여기는 게 아니라 ‘그가’ 아름답다고 여기는 것에 관심을 둔다고 생각한다.
--- p.19
물리학의 이론들은 수학으로 구성된다. 우리가 수학을 사용하는 이유는 미분기하학이나 등급 리 대수(graded Lie algebra)를 잘 모르는 사람들에게 겁을 주기 위해서가 아니다. 수학을 사용하는 이유는 우리가 바보이기 때문이다. 수학은 우리를 정직하게 만든다. 수학은 나 자신에게, 또 서로에게 거짓말을 하지 못하게 한다. 수학은 틀릴 수 있지만 거짓말은 하지 않는다.
이론물리학자들의 임무는 기존의 관측 내용을 설명하거나 앞으로의 실험 전략을 예측할 수 있도록 수학을 개발하는 것이다. 이론 개발에 수학을 사용하면 논리적 엄밀성과 내적 일관성을 강화할 수 있다. 수학은 이론이 모호해지지 않고 결과를 확실히 재현할 수 있게 한다.
물리학에서 수학이 거둔 성공은 어마어마했다. 그 성공 때문에 기준은 더욱 엄격해졌다. 오늘날 우리가 세우는 이론들은 (수학적 관계 또는 정의로서의) 가정들과 이러한 수학을 현실의 관측 대상과 연결시키는 해석이 결합한 것이다.
--- p.25
오늘날까지도 LHC에서는 초대칭 입자의 증거가 나오지 않고 있다. 이론물리학자들 사이의 분위기는 싸늘해졌다. “아직 절망할 때는 아닙니다……. 하지만 이미 절망의 시간이 온 것인지도 모릅니다.” 이탈리아의 물리학자 귀도 알타렐리는 2011년에 이렇게 말했다.10 케임브리지 대학교의 벤 앨러낵은 2015년의 LHC 데이터 분석 결과에 대하여 “나 같은 초대칭이론 물리학자들에게는 좀 우울한 결과”라는 반응을 보였다. CERN의 이론물리학자인 조너선 엘리스는 LHC가 힉스 보손 외에 아무것도 발견하지 못할 가능성을 “진짜 별 다섯 개짜리 재앙”이라고 말했다. 이 상황에 대한 공식 명칭은 ‘악몽의 시나리오’다. 우리는 악몽 속에서 살고 있다.
나는 2006년 이후로 학회에 참석하지 않았다. 너무 우울해서다. 이 학회에서 초대칭을 연구하는 키스 올리브를 알게 되었다. 키스는 미네소타 대학교 물리학과 교수이고, 윌리엄 파인 이론물리연구소의 소장이다. 나는 키스에게 전화를 걸어 LHC에서 초대칭이 보이지 않은 것에 대해 어떻게 생각하는지를 묻는다.
--- p.101
표준모형은 엄청난 성공을 거두었지만, 물리학자들에게는 많은 사랑을 받지 못한다. 미치오 카쿠는 표준모형을 “용케도 꾸며낸 추한 것”이라고, 스티븐 호킹은 “임시방편으로 만들어진 추한 것”이라고 했다. 매트 스트라슬러는 표준모형이 “추하고 지나치게 화려하다”라고, 브라이언 그린은 표준모형이 “너무 유연하다”라고 말했다. 폴 데이비스에 따르면, 표준모형이 “마무리되지 않은 분위기”를 풍기는데 그 이유는 “약전자기력과 강한 핵력을 함께 대충 얽어맨 방법”이 “추한 특성”이기 때문이다. 표준모형을 진심으로 좋아하는 사람이 정말로 있다면 작심하고 찾아내야 할 지경이다.
--- p.115
내 연구실 면적의 반밖에 되지 않는 그의 연구실을 관찰하면서, 노벨상 수상자가 되겠다는 나의 보잘것없는 야망은 곧바로 증발한다. 내 연구실엔 이곳 벽에 걸린 온갖 영예로운 직함이 없다. 책상에는 내가 집필한 책도 없다. 와인버그의 책상에는 대충 봐도 열두어 권 정도가 나란히 꽂혀 있는데.
그가 쓴 『중력과 우주론(Gravitation and Cosmology)』은 내가 처음으로 사서 간직한 교과서다. 정말이지 충격적일 만큼 비싼 책이어서 어디다 잘못 두고 잃어버릴까 봐 일 년 내내 들고 다녔을 정도다. 그 책을 들고 체육관도 가고, 그 책을 깔고 밥도 먹고, 그 책을 안고 잠도 잤다. 심지어 펼쳐 읽어보기도 했다.
짙은 파란색의 밋밋한 표지에 금박으로 표제가 새겨진 책이었다. 언제나 먼지가 한 겹 정도는 기본적으로 쌓이는 책이다. 내 책장에 꽂힌 책들은 대부분 아인슈타인과 하이젠베르크와 동시대를 살았던 사람들이 쓴 책인데, 그 책의 저자는 그들과는 달리 아직도 살아 있다는 사실을 발견했을 때 내가 얼마나 기뻤을지 상상해보시라. 저자는 살아 있을 뿐 아니라 이후로도 양자장이론에 관한 책을 세 권이나 더 발표했다. 나는 그 책들도 품에 안고 잤다.
물리학자들은 수학이 아니라 수학의 선택에서 실패했다. 그들은 대자연이 우아하고 단순하며 친절하게 실마리를 내어준다고 믿었다. 그들은 대자연의 속삭임을 들을 수 있다고 생각했지만, 사실 그것은 그들의 혼잣말에 불과했다. 이제 대자연이 입을 열었지만, 대자연은 크고 또렷하게 아무것도 말해주지 않았다.
--- p.11
어떤 이론이 매력적인지 아닌지를 정의하는 정확한 수학적 규칙을 보여줄 수는 없습니다.” 잔 프란치스코 주디체는 이렇게 말한다. “한 이론을 놓고 다양한 문화권에 속한 사람들이 공통적으로 아름다움과 우아함을 인지하는 걸 보면 놀랍죠. 이를테면 ‘새 논문을 썼는데 내 이론이 무척 아름다워요’라고 말할 때, 굳이 이론을 상세히 설명할 필요가 없어요. 논문을 보면 내가 왜 그렇게 흥분하는지 곧바로 알게 될 테니까요. 안 그래요?”
아니, 난 모르겠다. 그래서 내가 그와 얘기를 하는 것이다. 내가 아름답다고 생각하건 말건, 자연법칙이 내 생각에 왜 관심을 두겠는가? 나와 우주의 그런 연결은 대단히 초자연적이고, 대단히 낭만적이며, 대단히 내 스타일이 아닌 것 같다.
그러나 잔은 자연이 ‘내가’ 아름답다고 여기는 게 아니라 ‘그가’ 아름답다고 여기는 것에 관심을 둔다고 생각한다.
--- p.19
물리학의 이론들은 수학으로 구성된다. 우리가 수학을 사용하는 이유는 미분기하학이나 등급 리 대수(graded Lie algebra)를 잘 모르는 사람들에게 겁을 주기 위해서가 아니다. 수학을 사용하는 이유는 우리가 바보이기 때문이다. 수학은 우리를 정직하게 만든다. 수학은 나 자신에게, 또 서로에게 거짓말을 하지 못하게 한다. 수학은 틀릴 수 있지만 거짓말은 하지 않는다.
이론물리학자들의 임무는 기존의 관측 내용을 설명하거나 앞으로의 실험 전략을 예측할 수 있도록 수학을 개발하는 것이다. 이론 개발에 수학을 사용하면 논리적 엄밀성과 내적 일관성을 강화할 수 있다. 수학은 이론이 모호해지지 않고 결과를 확실히 재현할 수 있게 한다.
물리학에서 수학이 거둔 성공은 어마어마했다. 그 성공 때문에 기준은 더욱 엄격해졌다. 오늘날 우리가 세우는 이론들은 (수학적 관계 또는 정의로서의) 가정들과 이러한 수학을 현실의 관측 대상과 연결시키는 해석이 결합한 것이다.
--- p.25
오늘날까지도 LHC에서는 초대칭 입자의 증거가 나오지 않고 있다. 이론물리학자들 사이의 분위기는 싸늘해졌다. “아직 절망할 때는 아닙니다……. 하지만 이미 절망의 시간이 온 것인지도 모릅니다.” 이탈리아의 물리학자 귀도 알타렐리는 2011년에 이렇게 말했다.10 케임브리지 대학교의 벤 앨러낵은 2015년의 LHC 데이터 분석 결과에 대하여 “나 같은 초대칭이론 물리학자들에게는 좀 우울한 결과”라는 반응을 보였다. CERN의 이론물리학자인 조너선 엘리스는 LHC가 힉스 보손 외에 아무것도 발견하지 못할 가능성을 “진짜 별 다섯 개짜리 재앙”이라고 말했다. 이 상황에 대한 공식 명칭은 ‘악몽의 시나리오’다. 우리는 악몽 속에서 살고 있다.
나는 2006년 이후로 학회에 참석하지 않았다. 너무 우울해서다. 이 학회에서 초대칭을 연구하는 키스 올리브를 알게 되었다. 키스는 미네소타 대학교 물리학과 교수이고, 윌리엄 파인 이론물리연구소의 소장이다. 나는 키스에게 전화를 걸어 LHC에서 초대칭이 보이지 않은 것에 대해 어떻게 생각하는지를 묻는다.
--- p.101
표준모형은 엄청난 성공을 거두었지만, 물리학자들에게는 많은 사랑을 받지 못한다. 미치오 카쿠는 표준모형을 “용케도 꾸며낸 추한 것”이라고, 스티븐 호킹은 “임시방편으로 만들어진 추한 것”이라고 했다. 매트 스트라슬러는 표준모형이 “추하고 지나치게 화려하다”라고, 브라이언 그린은 표준모형이 “너무 유연하다”라고 말했다. 폴 데이비스에 따르면, 표준모형이 “마무리되지 않은 분위기”를 풍기는데 그 이유는 “약전자기력과 강한 핵력을 함께 대충 얽어맨 방법”이 “추한 특성”이기 때문이다. 표준모형을 진심으로 좋아하는 사람이 정말로 있다면 작심하고 찾아내야 할 지경이다.
--- p.115
내 연구실 면적의 반밖에 되지 않는 그의 연구실을 관찰하면서, 노벨상 수상자가 되겠다는 나의 보잘것없는 야망은 곧바로 증발한다. 내 연구실엔 이곳 벽에 걸린 온갖 영예로운 직함이 없다. 책상에는 내가 집필한 책도 없다. 와인버그의 책상에는 대충 봐도 열두어 권 정도가 나란히 꽂혀 있는데.
그가 쓴 『중력과 우주론(Gravitation and Cosmology)』은 내가 처음으로 사서 간직한 교과서다. 정말이지 충격적일 만큼 비싼 책이어서 어디다 잘못 두고 잃어버릴까 봐 일 년 내내 들고 다녔을 정도다. 그 책을 들고 체육관도 가고, 그 책을 깔고 밥도 먹고, 그 책을 안고 잠도 잤다. 심지어 펼쳐 읽어보기도 했다.
짙은 파란색의 밋밋한 표지에 금박으로 표제가 새겨진 책이었다. 언제나 먼지가 한 겹 정도는 기본적으로 쌓이는 책이다. 내 책장에 꽂힌 책들은 대부분 아인슈타인과 하이젠베르크와 동시대를 살았던 사람들이 쓴 책인데, 그 책의 저자는 그들과는 달리 아직도 살아 있다는 사실을 발견했을 때 내가 얼마나 기뻤을지 상상해보시라. 저자는 살아 있을 뿐 아니라 이후로도 양자장이론에 관한 책을 세 권이나 더 발표했다. 나는 그 책들도 품에 안고 잤다.
--- p.152
출판사 리뷰 출판사 리뷰 보이기/감추기
추천평 추천평 보이기/감추기
“『수학의 함정』에서 호젠펠더는 명료하면서도 간결한 글로 복잡한 ‘과학사회학’을 설명한다. 그 과정에서 어려운 이론을 절묘하게 요약하기도 하고 유명 물리학자들의 열정적인 헌신을 독특한 유머감각으로 묘사하기도 한다. 이 책은 과학자들의 사회를 다룬 책 중에 상당히 특이하다. 무엇보다도 옛날이야기가 아니라 현시대 과학자들의 어렵고도 중대한 관심사를 예리하게 포착했다는 점이 그렇다. 저자는 자신이 물리학자이면서도 외부인의 눈으로 동료들의 사회상을 관찰할 줄 아는 객관성을 지니고 있다. 이 책의 독자는 이런 보기 드문 통찰력을 즐기면서 물리학자들의 직관, 감정, 인간관계 등의 작용을 일목요연하게 관람할 기회를 가질 것이다.”
- 김민형 (영국 워릭대학교 수학과 석좌교수, 『수학이 필요한 순간』 저자)
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