우리는 왜 과학을 공부하는가. 과학 자체에 대한 호기심 때문이기도 하지만 삶의 의미 같은 철학적 문제의 해명에도 도움이 될 것으로 기대하는 경우가 적지 않다. 이전에는 이런 근본적 문제들에 대해 종교나 철학이 전담해 왔지만 종교는 비합리적이고 철학은 공허할 때가 많았다. 반면 과학은 그 엄밀한 방법론으로 자연의 본질에 대한 깊은 사실적 이해에 이르렀는데 이것은 철학적 문제 규명에도 매우 중요한 기반이 된다.

이 책의 표지 문구나 추천사, 서문 등은 바로 이런 기대를 하게 한다. 그래서 같은 시각에서 우주과학에 기반한 철학책(1)을 펴낸 서평자로서는 큰 관심을 갖고 이 책을 살펴 보았다. 그 결과, 이 책의 전체 인상을 말한다면 한마디로 ‘왕후의 밥, 걸인의 찬’(2)이라는 것이다.

원자와 분자, 힘, 물리법칙, 질량 등에 대한 필자의 양자역학에 입각한 설명은 매우 풍부하고 전문적이고 명료하다. 따라서 이런 물리현상들에 대한 과학적 이해를 구하는 사람에게 이 책은 큰 도움이 될 것이다. 하지만 철학적 문제에 대한 논의는 빈약하고 엉성해 보인다.

먼저 철학적 문제들에 대한 필자의 주장과 논의 자체가 별로 없다.(3) 또한 필자의 주장이 제시된 경우에도 그 주장들은 모호할 때가 많고 때론 모순적이다.(4) 주장에 대한 근거로는 양자역학이나 과학이론이 아니라 영화나 개인적 삶을 드는 경우가 많다.(5) 과학이론을 근거로 들 때에도 그 근거가 어떻게 주장을 논리적으로 뒷받침하는지도 설득력있게 보이지 못하고 있다. (6) 이렇게 이 책은 기대와는 달리 철학적 문제에 대해서는 충실한 논의를 펼치고 있지 못하다.

여기서 아인슈타인이 ‘인생의 의미를 밝혀 달라’는 질문을 수없이 받았음에도 단 한마디도 하지 않았던(7) 이유를 생각해 보게 된다. 이것은 ‘과학자는 과학에 대해서만 말해야 한다’는 말이 아니다. 어떤 분야의 전문가라도 다른 분야에 대해서 말할 수 있다. 더군다나 필자가 서문에서 쓴 것처럼 ‘어떻게’를 계속 묻다보면 점점 ‘왜’에 가까워질 수 있으므로(8) 과학자는 철학에 대해서 더욱 그럴만하다. 다만 과학자가 철학적 문제에 대해서도 어떤 주장을 하려면 철학 논의에 필요한 기본 지식과 논변 능력을 갖추고 있어야 한다. 가령 도킨스는 진화생물학자로서 과학의 영역을 넘어서 무신론을 주장할 때 상당히 그러하였다. 이 책에서 다루고 있는 결정론과 자유의지 문제 같은 경우도 철학사에서 수천년간 논쟁이 이어진 것으로, 이에 대한 기본이해가 선행되었어야 한다.

이것은 과학자가 철학 등 다른 분야에 대해 상당한 공부가 되기 전에는 입을 닫아야 한다는 말이 아니다. 과학자가 과학적 설명을 하면서 개인적 일화나 인생에 대한 자기 생각을 들려주고 다른 여러 분야들에 대한 개인적 의견을 곁들이는 것은 책을 읽는 재미를 더해 줄 것이다. 다만 이렇게 ‘가볍게’ 이야기할 때에는 그렇게 이야기하는 것으로 독자가 알 수 있어야 한다.

이 책의 표지나 추천사, 서문 등을 보면 철학적 문제들에 대해서도 과학에 기반해서 본격적인 논의를 펼치고 있는 듯한 인상을 받는다. 실제 출판사나 필자의 의도는 그러했을 것이고 이런 시도는 앞으로도 계속할 가치가 있다. 하지만 결과물로서의 책만 놓고 볼 때 이 책은 겉과 속이 잘 일치하는 책이라고 말하기 힘들다.

(1)＜철학자의 우주산책＞(필로소픽, 2021년)

(2)김소운의 수필 ‘가난한 날의 행복’에 나오는 표현이다.

(3)가령 필자는 “이 책을 통해 현실이...우리 모두에게 자신만의 어떤 특별한 의미가 있는지 알아볼 것이다.”(62쪽)고 약속하지만 책을 다 읽어도 필자의 답이 무엇인지 알기 힘들다. “과학적 결정론이 자유의지와 서로 모순되지 않는다는 것을 보이고자 했다.”(324쪽)고 말하지만 이 둘이 어떻게 양립가능한지 논의를 펼치는 부분은 찾아보기 힘들다.

(4)“운명이란 모든 것이 미리 결정되어 있다는 것이다.”(168쪽)라고 운명을 결정론과 부합하는 것으로 말하는가 하면 “운명이란 단순히 결정론이나 자유의지가 아니라 우연과 필연의 절묘한 교차점에 존재하는 그 무엇” (324쪽)이라며 결정론과 차별화시키고 있다. 결정론에 대해서도 “우주에서 일어나는 모든 일은 초기 조건에 따라 미리 결정되어 있다.”(323쪽)고 긍정하는가 하면 “우주의 운명이 인과관계에 의해 완벽하게 결정되지 않았다.”(238쪽)며 부정하는 듯이 보이는 곳도 있다.

(5)가령 “운명이란...우연과 필연의 절묘한 교차점에 존재하는 그 무엇”(324쪽)이라는 주장을 뒷받침하기 위해 자신의 개인사를 제시하고 있다.(324-329쪽)

(6)예를 들어 “우주의 운명이 인과관계에 의해 완벽하게 결정되지 않았다”(238쪽)면서 그 근거로 ‘엔트로피의 증가로 우주에서 벌어지는 일들을 알려면 점점 더 많은 정보가 필요하다’는 점을 든다.(238쪽) 하지만 이에 대해서는 예측에 필요한 정보량이 더 많아진다는 것은 인과관계의 복잡함을 의미할 뿐 그 부재를 증명하지는 않는다는 반론이 가능하다. 가령 모두 1의 눈이 나와 있는 주사위 10개를 다시 던졌을 때 새로 나온 눈이 무엇인지 알려면 훨씬 많은 정보량이 필요하지만 나중의 눈들이 인과관계 없이 나왔다고 볼 수는 없다.

(7)＜철학자의 우주산책＞ 8쪽

(8)13쪽

양자역학이란 무엇일까?

만물의 근원인 원자.

입자이면서 동시에 파동인 전자.

과학적, 수학적 원리와 함께 삶에 대한 박권 교수의 생각이 담겨있다.

p.12 우리는 그저 존재하기 위해 존재할 뿐이다. 그렇다면 단지 존재하는 것만으로도 이미 주어진 소임을 다한 것이다.

p.13 우리는 어떻게 존재하는가?

p. 260 인간으로 존재한다는 것은 무엇인가?

p.261 베르그송에 따르면, 존재한다는 것은 변화하는 것이고, 변화하는 것은 성숙하는 것이고, 성숙하는 것은 끊임없이 자기 자신을 창조해 나가는 것이다. 즉, 존재는 창조적 진화다.

평범한 일상에서 날마다 새로워질 수 있을까?

이어령 선생님께서는 ＜이어령의 마지막 수업＞에서 다음과 같이 말씀하셨다.

'너 존재했어?'

'너답게 세상에 존재했어?'

'너만의 이야기로 존재했어?'

아, 억지로 새로움을 꾀하는 것이 아니라, 이 세상에서 유일무이한 나의 이야기를 써내려 간다면

나는 나로 존재할 수 있구나.

양자역학은 현대 물리학의 정수라고 할수있다.

19세기말부터 20세기초 물리학자들은 고전역학으로 대변되는 뉴턴의 역학이론과 맥스웰의 전자기학이론이 들어맞지 않는 세계가 존재함을 인지하기 시작하였다.

그곳은 바로 물질의 최소입자의 세계인 원자내부이다.

이 미세한 세계에서는 우리가 일상생활에서 인지할수 없는 방식으로 물질이 움직인다.

이러한 미시세계의 운동을 기술하는 물리학적 이론이 양자역학이다.

양자역학에 대해 조금이라도 관심이 있다면 한번쯤 읽어볼만 하다.

본인도 이책을 통해 양자역학에대한 이해를 넓히는데 많은 도움을 받았기에 추천하고 싶다.

양자역학이 수학이라는 언어를 통해 우주를 만나야 하는데

영어나 외계어가 아닌 박권 교수님의 영화 소감,

손수 그린 그림과 한글로 만나게 되어 고맙습니다.^^

우리는 모두 별에서 왔다. 문학적 표현이 아니라 과학적 표현이다. 빅뱅으로 우주가 폭발할 때, 최초의 원자인 수소와 헬륨이 생성됐다. 폭발 후에는 만유인력의 법칙에 따라 서로 끌어당긴다. 더 무거운 쪽으로 원자가 모인다. 중력 수축이다. 모든 원자는 떨린다. 아인슈타인의 특수상대성 이론은 질량과 에너지의 등가원리를 말한다. 유명한 E=mc^2다. 에너지는 질량에 속도의 제곱을 곱한 값이다. 질량이 무수하게 작다고 하더라도 속도가 빛에 속도에 가까우면 에너지는 엄청나게 커진다. 빠르게 떨고 있는 원자들이 중력에 의해 모여 들면 원자 사이에 밀도가 높아진다. 온도도 높아진다.

원자의 모형을 보면 가운데 커다란 '양성자'가 있고 그 주변으로 전자가 도는 모형을 볼 수 있다. 전자는 마이너스 전하를 갖고 양성자는 플러스 전하를 갖는다. 플러스 전하가 강력하게 가운데로 모여든다. 플러스 극을 가진 자석을 가까이 가져가면 서로 밀어내는 것처럼 양성자들도 서로 밀어내는 힘이 있다. 운동에너지의 크기는 온도를 통해서 측정할 수 있다. 온도가 높아지면 분자의 운동에너지가 커지기 때문이다. 고로 온도가 초고온 상태가 되면 양성자의 운동에너지가 엄청나게 커지는데 이렇게 높아진 운동에너지의 힘이 서로를 밀어내던 힘을 이겼을 때, 두 원자핵이 서로 충돌하게 된다. 두 원자핵이 충돌하여 하나의 원자핵으로 결합될 때, 아주 강력한 끌어당기는 힘이 발생한다. 서로가 서로를 끌어당기는 과정에서 발생하는 속도 높아지면 역시 에너지가 발생한다. 이렇게 두개의 원자가 하나의 원자로 융합하는 과정에서 얻어지는 에너지를 '핵융합 에너지'라고 한다. 아무튼 핵융합 반응이 일어나면 기존 원소는 서로 결합하여 새로운 원소로 생성된다. 새로운 원소는 이전 원소보다 질량이 더 크다. 원소들이 폭발로 인해 우주로 흩어졌다가 다시 무거운 원자로 모여든다. 다시 중력 수축이다. 이렇게 수축과 핵융합 반응이 반복적으로 일어나면서 점차 무거운 원소가 만들어진다. 점차 원소가 무거워지다가 철이 만들어지면 같은 방식으로 더이상 무거운 원소는 만들어지지 않는다.

철은 모든 원자핵 가운데 가장 강한 결합을 한 상태다. 고 가장 안정되어 있는 상태다. 고로 철 역시 가장 무거운 원소이기 때문에 주변 원자를 끌어당긴다. 기본적으로 철을 만들기 위한 핵융합 온도는 30억도다. 중심이 철로 가득찬 중력덩어리가 점차 모여든다. 중력에 의해 철이 꾸준하게 모여들면 질량은 점차 커진다. 그러나 철은 아무리 온도가 높아져도 핵융합하지 않는다. 점차 철은 철끼리 끌어당기며 압력이 높아진다. 이때 철의 중심 핵이 압력을 버티지 못하면 양성자와 전자가 합쳐지며 중성자가 되어버린다. 우리가 보는 원자 모형은 커다란 양성자를 전자가 돌고 있지만 실제 양성자와 중성자는 그렇게 가까이 붙어 있지 않다. 양성자와 전자의 거리는 서울에 둔 오렌지와 수원에 있는 꽃가루 사이의 비율과 같다. 다시 말하면 원자의 99%는 비어있다. 이 비어 있는 공간이 꾸준하게 압축되다가 결국 붕괴되면 원자가 무너지며 수축한다. 이 수축 속도가 빨라지면 폭발한다. 이 폭발이 초신성 폭발이다. 별들 중에서 태양보다 10배 정도로 무겁고 태양보다 10억 배 밝은 이런 초신성은 중심핵이 수축하며 폭발에 이른다. 이것이 우주 전체로 흩어지고 흩어진 우주 알갱이가 다시 모여 만들어진 것이 우주다. 지구상의 모든 것들은 결국 별에 의해 만들어진 것이고 그것은 우리도 다르지 않다. 우리 모두는 별의 후손인 셈이다. 이렇게 원자가 뭉쳐지고 흩어지는 과정에서 태양계와 지구는 만들어졌다. 지구에는 이처럼 별에서 흩어져 나온 원자들이 득실 거린다. 이 중 10억년 동안 지구에 떨어진 번개로 인해 생명체가 탄생하게 된다. 지구에는 35억년 전 엄청나게 많은 번개가 내렸다. 이 것은 생명에 필수적인 물질인 인을 만들어냈다. 이 인은 점차 발전하다가 단세포 생물로, 그 단세포는 분열을 하면서 다세포로, 그 아주 극희귀한 경우의 수를 뚫고 어류가 되고 그것은 다시 땅으로 기어 나온다. 극한의 숫자를 뚫고 그것은 멸종하고 탄생하길 반복하다가 나온 것이 지금의 우리다.

그것은 우연인가. 양자역학에 따르면 모든 것은 확률이다. 양자역학은 참 재미있는 것이 모든 것을 확률로 표현한다. 우리가 우너자 모형을 보는 것처럼 원자는 양성자 주변에 전자가 돌고 있지 않다. 양성자 주변에 입자도 아니고 파동도 아닌 '무언가'가 구름처럼 있다가 그것을 관찰하는 순간 그것은 입자가 된다. 그것은 우리가 바라보는 거시세계와는 첨예하게 다르다. 고로 미시세계와 거시세계를 이끄는 하나의 공통 이론을 찾는 것이 우리 시대의 최대 난제 중 하나다. 어쨌건 거시세계에서 우리를 이르게 한 것은 앞서 말한 것과 같이 별들이다. 그러나 미시세계에서는 모든 것은 파동으로 존재하다가 관찰자의 개입에 따라 그것이 입자가 된다. 그것은 단지 동시에 존재할 뿐이다. 고로 우리가 있는 세계가 놀랍지 않을 수 없다.

개인적으로 '일어날 일은 일어난다'라는 박권 작가의 책은 읽으면서 전체적인 맥락은 파악할 수 있었으나 어려웠다. 우리가 살아가는 것이 '기적'이라는 것을 아주 논리적으로 설명하기 위해 피할 수 없는 다양한 수학적 공식과 인문학적, 역사적 사실을 섞어 이야기 한다. 철학과 역사, 인문학으로도 설득 할 수 없는 것에 물리학과 과학, 수학을 들이밀며 일어날 일이 일어난다는 것, 기적에 대한 것에 대해 수학적 증명을 해보인다. 수학에서 '라플라스의 마녀'라는 말이 있다. 19세기 프랑스의 천재 수학자 피에르 시몽 라플라스가 제창한 용어로 모든 물질의 역학적 상태와 에너지를 알고 그 모든 데이터를 분석 가능한 능력을 갖는다면 그 역학적 상태에 따른 미래를 계산해 낼 수 있다는 의미다. 우리가 왜 존재하는지, 우리가 어떤 의미를 갖고 우리가 하는 자율적인 선택들이 단순히 물리학적 계산으로 이뤄진 것인지를 생각해보게 한다. 다만 미시세계에서 라플라스의 마녀는 존재하지 않는다. 고로 우리는 어쩌면 우주에서 가장 신비로운 존재이며 그것을 알고 있는 유일한 존재일지도 모른다.

양자역학 책인데, 제목을 너무 매력적으로 잘 지었다. 

'일어날 일은 일어난다' 어찌 보면 매력적인 주문처럼 여겨지기도 한다. 

양자역학이 아니더라도, 영성분야의 책 내용을 보더라도

우리는 모두 진동하고 있고, 우리가 집중하는 것을 끌어당긴다고 한다. 

무수한 입자와 파동 중에 무엇에 초점을 맞추고 있는건가. 

그 초점 맞추는 일부터 시작하여, 결국엔 물질화가 이루어지는 것이다. 

양자역학에 대해 깊이 배울 수 있는 책이 나와 즐거운 마음으로 구입하고, 진지한 마음으로 책을 읽어내려 갈 수 있었다. 

양자역학을 알기 전에는 이미 세상은 '고정된' 것들을 경험하는 것이라 여겼었는데

이제는 다른 마음 가짐으로 바라보게 되었다. 

양자역학을 알게 된 전 후로, 내 인생은 새롭게 쓰여지고 있다. 

양자역학에 대해 관심이 있는 분이라면 아주 흥미롭게 읽을 만한 책이다. 추천한다. 

베르그송에 따르면, 존재한다는 것은 변화하는 것이고, 변화하는 것은 성숙하는 것이고, 성숙하는 것은 끊임없이 자기 자신을 창조해 나가는 것이다. 즉, 존재는 창조적 진화다.

'일어날 일은 일어난다'는 제목에 이끌려 구매하게 된 책인데, 양자역학에 관련된 내용이 주가 될 줄 알았더니 인문학적 고찰이 짙게 녹아있어 생각보다 쉽고 흥미롭게 읽을 수 있었다. 일어날 일은 결국 일어날 수밖에 없다는 이야기가 비관적으로 받아들여질 수도 있음에도 나에게는 역설적으로 힘든 시기에 많은 위로와 용기가 됐던 책이다. 양자역학에 관련된 책은 언제나 어렵고 난해하지만 그만큼 낭만적이고 환상적이라 자꾸만 손이 가는 것 같다.