174쪽-분명한 사실은 20세기에 들어서면서 물리학의 발전은 연구실에서 행해진 실험보다 종이와 연필만으로 이루어지는 경향이 분명해졌다는 것이었고, 수학에 근거한 사고 실험이 주류 물리학계의 중심에 섰다는 점이었다.
아인슈타인은 종이와 연필만 가지고 물리학에 혁신을 가져왔지만, 칠판과 분필로만 물리를 배운 나로서는 제물포(쟤때문에 물리 포기했어) 선생님 핑계를 대며 좌절을 느낄 수밖에 없었다. 축구공만한 원자에 야구공만한 핵으로 그려진 칠판 그림에 익숙해서인지 '원자가 축구장이라면 원자핵은 모래알 크기'라는 말은 낯설다. 우라늄 붕괴 과정이 당구공처럼 맞은 공이 다시 다른 공을 때리는 연쇄 반응인 건 그림을 통해 알고 있지만, 우라늄 광석으로 구슬치기를 한다는 소리인가 싶을 정도로 실제 원자 수준의 움직임을 상상하기가 상당히 막연하고 모호하다.  하인리히 헤르츠가 전파를 발견하고 난 뒤 전혀 쓸모는 없다고 했듯이, J.J.톰슨 역시 전자를 발견한 공로로 노벨상을 타고도 그 발견의 중요성을 인식하지 못해 "아무짝에도 쓸모없는 전자를 위하여!"라며 축배를 들었다고 하니 눈에 보이지 않는 미세한 세계의 운동을 다룬다는 건 물리학자들에게도 결코 만만치 않은 일인 것 같다. 2013년 힉스 입자의 존재 확인으로 떠들썩했지만 그 발견의 중요성을 모르고 '아무짝에도 쓸모없는' 뉴스 취급을 했다면 닐스 보어의 말에 공감될 거다.

164쪽-양자역학을 이해하는 것은 불가능하다. 단지 익숙해지는 것뿐이다-닐스 보어

173쪽-양자역학에 충격을 받지 않았다면 양자역학을 이해하지 못하고 있는 것이다-닐스 보어

지구가 돈다는 표현보다 해가 떠오른다는 표현에 익숙해서인지, 아니면 현기증을 못 느껴서인지 지구가 회전한다는 사실을 신경쓰지 않아도 사는 데 지장이 없다. 지구가 둥글다는 사실은 이제 모두가 알고 있지만, 한 번 증명해 보라고 하면 당황스러운 것 역시 사실이다. 특히 꼬맹이들이 물어볼 때는 교과서에 나와 있는 증명들은 무용지물에 가깝다. 알고 있다기보다는 익숙해졌기 때문이라서 그런가.

세상을 거북이나 코끼리가 떠받치고 있다고 믿는 시대에 태어나진 않았지만, 어릴 적의 나도 지구가 둥글다는 말에 고대인들과 같은 반응을 보였던 것 같다. 먼 곳으로 갈수록 세상 끝에 다다라 폭포처럼 뚝 떨어지는 건 아닐까 두려워했고, 지구 반대편까지 땅을 파고 내려가면 물구나무 서서 다녀야 하는 건 아닐까 공상하는 식으로. 다행히 지구에 구멍 뚫는 상상은 과학자들도 머릿속으로 사고(思考) 실험을 했다니 다들 생각하는 게 거기서 거기구나 안심이 되긴 한다.

하늘의 구름을 걷어 오고, 별을 따 오는 게 힘들다면 알래스카 생수나 한라산 청정 공기처럼 우주를 담아 오면 어떨까 하는 생각을 하곤 했는데, 아마 고대 그리스인들이 말하는 에테르 같은 느낌을 상상했는지도 모르겠다. 어쨌든 지구가 공중에 떠있다면 축구공에 붙어있는 개미처럼 깔려 죽을 걱정은 하지 않아도 된다. 지금보다 신들의 세계와 훨씬 가까웠던 고대 철학자들이 경험과 상상력만으로 망원경 없이 천체의 움직임을 설명하고, 현미경 없이 원자의 개념을 제안했다는 게 신기하기만 하다. 특히 이 책에서는 고대 인도와 이슬람의 원자론과 천문학에 대해서도 언급한다는 점이 여타의 그리스 위주 과학사와는 차별화된다. 아랍의 달력과 천문학이 발전한 것은 규칙적인 기도를 위해 정확한 시간을 알아야 했기 때문이었으니 성경의 내용에 어긋나는 과학적 진실을 주장하면 처형으로 다스렸던 가톨릭과는 달리 종교가 과학에 보탬이 될 수도 있나 보다.

눈에 보이는 물체들의 운동을 다루는 뉴턴 역학보다 흥미로운 건 뉴턴과 로버트 훅의 기싸움이다. 과학자들 사이에는 누가 맞고 누가 틀리고의 논쟁도 있지만, 누구의 아이디어에 영향을 받았느냐 장르의 유사성이냐의 자존심 싸움으로도 불꽃이 튄다. 앞선 이들의 연구를 토대로 전진할 수 있었다는 겸손함의 표현으로 알려진 '내가 남보다 멀리 볼 수 있었던 것은 거인의 어깨 위에 올라앉아 있었기 때문이다.'라는 말은 왕립학회가 둘 사이의 불화를 가라앉히려고 뉴턴에게 부탁해서 훅에게 보낸 공개서한의 내용이지만, 일설에 따르면 키가 작고(사실 키는 보통이었다고 한다) 척추측만증이 있었던 로버트 훅을 비꼰 것이라는 해석도 있다. 사과나무 밑에서 여유롭게 앉아있는 뉴턴의 모습을 상상해 오다가 그가 그렇게 까다롭고 거만한 성격으로 악명이 높았다는 사실을 알게 되니 중력으로 떨어진 사과가 독사과는 아니었을지 궁금해진다.

그 외에도 최초의 냉동 닭 제조 실험 때문에 죽은 프랜시스 베이컨, 중요한 실험을 위해 단두대 처형을 이 주일만 미뤄 달라고 부탁했다 거절당한 라부아지에, 술로 집중력을 유지했던 윌리엄 로완 해밀턴, 덤벙대는 성격 때문에 제자들에게 실험실 출입을 금지당했던 J.J.톰슨 등 과학자들의 괴짜다운 에피소드들이 과학사와 나란히 소개되고 있다. 리처드 파인만은 접시 돌리기를 보고 전자의 회전을 연구했고, 원자폭탄 개발의 핵심적 인물이었던 레오 실라르드는 신호등이 바뀌는 것에서 핵 연쇄반응의 실마리를 찾았다. 원자폭탄의 실험만으로도 일본에 위협 수단이 될 거라고 예상했지만 실제로 사용되면서 그가 느꼈을 심리적 부담감 등 과학에 몸담은 사람들의 기구한 운명도 만나볼 수 있다.

276쪽-20세기의 물리학은 무시되고 버려졌던 아이디어들을 다시 끄집어낸 것과 마찬가지였다. 공간과 시간을 시공간으로 결합하고, 확실성과 불확실성을 확률이라는 이름으로 합쳤으며, 입자와 파동을 파동-입자 이중성으로 보았다. (…) 사실 새로운 아이디어들이 등장해 그동안 당연하게 받아들였던 생각들을 많이 뒤엎었음에도 불구하고 큰 틀에서 본다면 아직도 갈 길이 멀다.

＜물리학 오디세이＞는 물질, 광학, 역학, 에너지, 원자, 별, 공간과 시간에 대한 개념들을 과학사의 숨은 이야기와 적절히 녹여내 알기 쉽게 소개해 준다. E=mc²이 '에너지가 결국 물질의 다른 형태라는 것'을 말하는 공식이라고 설명하니 새롭게 보인다. 다양한 분야에서 활약한 과학자들의 업적을 색인은 물론 (○○쪽 참조)식으로 관련 페이지로의 연결을 쉽게 해줘서 물리학은 물론 과학사 전체를 훑어 보기 편리하다. 미래의 물리학이 밝혀낼 우주와 원자의 비밀을 거인의 어깨 위에 올라앉아 멀리 내다볼 수 있게 해주는 책이다.

톰슨은 덤벙대는 성격으로 유명했다. 그래서 정교한 실험은 모두 제자들이 했으며, 심지어 실험을 망칠 것을 걱정한 제자들이 그를 아예 실험실에 들어오지도 못하게 할 정도였다. 하지만 모든 사람들에게 호감을 얻는 성품의 소유자였던 그는 다른 사람에게 영감을 주는 능력도 있었다. 그의 아들을 비롯해 그의 제자 중 일곱 명이 노벨상을 수상했으며, 1908년에는 기사 작위를 수여받아 톰슨 경이 되었다. -159쪽

이 책을 읽으면서

 이 책이 잘 짜여진 과학 교과서 같다는 느낌을 받았습니다. 종이의 질감이 교과서처럼 느껴졌으며 또한 중간중간 삽입된 삽화와 관련 자료들이 배치된 방식이 교과서 방식과 유사했기 때문이었습니다. 하지만 이 책은 단편적인 개념을 나열하여 학습해야 하는 단원의 내용들만 제시하는 교과서와는 다르게, 기존 물리학에 대한 역사를 주제로 과학자들의 생애와 그들의 연구에 얽힌 이야기를 풀어내어 자칫 어렵고 지루할 수 있는 과학적 개념들을 흥미롭게 엮어내었습니다.

 저는 과학책들을 많이 읽으려고하고 과학과 관련된 것들을 이해하고 배우려고 노력하긴 하지만, 문과인 터라 고등학교 2학년 이후로 거의 과학을 접하지 못했고, 또 대학에 진학하여 초등학교 과학 과목을 가르치기 위해 과학 교과교육 강의를 두 어번 들은 것 외에는 과학과 거리가 먼 일반인이었습니다. 따라서 여러 학자들의 이름은 귀동냥으로 몇 번 스쳐지나갔을 뿐, 정확히 그 학자들이 무슨 이론을 냈으며 과학계에 어떤 영향을 미쳤는지는 정확히 파악할 수 없었습니다. 하지만 이 책을 읽으면서 어설프게 알고 있었던 과학적 지식들이 하나로 잘 꿰어지는 듯한 느낌을 받았는데, 과학자들과 과학적 개념들의 상호작용하여 발전해가는 양상들이 잘 조직적으로 엮여 있어서 단순히 그 이야기들을 좇아 따라가는 것만으로도 지식의 구조화를 이룰 수 있었기 때문입니다.

물리학이라는 말만 들어도 머리가 지끈거린다. 내 생에 다시는 공부하지 않을 분야라고 생각했지만 그렇지 않았다. 또 다시 이 늦은 나이에 어려운 학문을 잡고 있자니 다소 막막하고 성적표의 평균을 깎아내렸던 어두운 과거가 떠올랐다.

그런데 공부를 하다보니 참으로 어려운 과목임은 맞지만 호기심을 충족시키고자 하는 인간의 본성에 가장 충실한 과목 또한 물리라는 걸 알게 되었다. 물리의 발전없이 이 세상이 발전할 수 있었던가? 전혀 아니다. 그리고 늦게 알게 된 사실은 물리를 위한 도구로서 수학은 필수적이라는 것이다. 문득 고1때 수학시간에 우리 반에 있던 어떤 애가 도대체 왜 삼각함수를 공부해야 하는거냐며 수학 선생에게 물어보던게 기억난다. 당시에는 나 역시 도대체 왜 수학을 공부해야 하는 것인지 몰랐고 어디에 쓰는 것인지도 알 수 없었다. 한마디로 정말 막연히 공부했었다. 웃겼던 것은 수학 선생조차 제대로 답을 해 줄 수 없었다는 것이다. 안타까운 현실이다. 

이 책은 물리학 각 분야의 역사를 짚어준다. 지금까지 인류가 존재한 이래로 인간은 얼마나 지대하게 과학에서의 발전을 이룩하였으며 이 세상에 대해서 탐구했고 세상이 발전될 수 있었던가. 이 모든 것은 인간의 호기심 덕분이다. 언제나 '왜?'라는 물음에 대한 답을 위해서 우리는 공부하지 않은가! 물론 어렸을 적부터 강압적으로 공부를 하게 되니 이런 호기심의 충족보다는 막연히 공부하는 것에 의미를 두게 되는 안타까운 현상이 일어나게 되지만 나이가 들수록 인간이 인간답고 품위있게 살기 위해서는 공부는 죽을 때까지 해야 하는 것이라는걸 느끼게 된다. 그런 맥락에서 이런 공부를 위해 인생을 내건 수많은 과학자들이 있었기에 세상에 대해서 조금씩 베일이 벗겨질 수 있게 된 것이다.

책에 소개된 여러 과학자들의 성과를 보면 물질의 존재에 대한 호기심부터 지구의 존재에 대한 호기심까지 이 모든 것을 해결하고자 노력했던 결과가 자연스레 노벨상으로 이어지게 됨을 알 수 있다. 그러나 이 책 속에 단 한 명도 한국인 과학자가 없다는 것이 안타까울 따름이다.

우리는 현재를 살고 있지만, 아주 먼 훗날이 된 후 지금은 무지했던 과거라고 생각할 것이다. 현재의 우리가 과거를 생각하듯 말이다. 책을 읽고나니 우주와 지구와 인간이라는 존재에 대해서 넓은 시야로 바라보게 되고 그 속에서 '나'라는 존재에 대해서 문득 생각하게 된다. 책은 과학에 관한 책인데 다 읽고나서는 철학적인 물음까지 갖게 된다. 가장 인간다운 인간으로서의 사고는 바로 이런 것이며 이것이 연장선에서 과학이 발전하게 되는 것은 아닐까.

물리학에 대해 쉽게 접근할 수 있는 책이다. 주제에 따라 이야기가 전개되지만 전체적으로 물리학 역사에 대해서 그리스 시대부터 시작하여 현대까지 물리학의 발전사를 함께 말하고 있다. 평소 수학을 비롯한 자연과학 분야에 관심이 있는 사람은 그리 어렵지 않게 읽을 수 있다. 복잡한 공식이나 수식, 법칙에 대해서 까다롭게 파고들지 않는다. 물리학을 잘 몰라도 괜찮다. 너무 어렵게 생각되는 부분을 조금식 넘겨도 전체적으로 재미있게 읽을 수 있는 물리 이야기이다. 

이 책의 가장 좋은 점은 다양한 사진과 자료들이 모두 칼라로 실려있는 것이다. 수많은 시각자료를 통해서 책의 내용을 이해하는데 큰 도움이 되고 책을 읽는데 재미도 더해주고 있다. 어려운 내용들을 이해하려 머리가 아파올 때마다 시원한 번개 사진이나 별들의 모습, 각종 인물화, 실험장면, 실험도구 등 많은 볼거리들이 균형을 잡아준다. 중요단어나 용어에 한자와 영어, 라틴어 등의 표기를 첨자로 함께 실어 내용이해에도 많은 도움을 주는 꼼꼼함이 돋보인다. 

공학이나 자연계열을 공부하는 학생들이 가장 어려워하는 학문이 수학과 물리학일 것이다. 물리학은 일정수준의 수학지식도 필요해서 더 어렵게 느껴지곤한다. 많은 공식과 법칙들이 가득 담긴 물리학 교과서와는 달리 ＜물리학 오디세이＞를 통해서 물리학이 발전해온 과정을 재미있게 경험할 수 있었다. 물리학자들의 개인사, 역사적 자료, 다양한 읽을 거리도 함께 알려주는 부담이 적은 물리학 책이다. 

물리학은 늘 어려웠다. 교과서의 단원마다 쉬어가기 코너에서 소개되어 있는 내용조차 어려웠다. 이공계열이어서 10년이 훌쩍 넘는 세월을 배웠지만 기억나는 물리 공식도 없다. 배우는 내내 생각해낸 과학자들을 경탄해 마지 않았던 기억만이 남아있다.

이 책은 물리학의 역사에 대한 이야기이다. 빛과 힘, 에너지 그리고 아주 작은 원자에서 측량 불가능한 우주에 이르기까지 그것들을 발견하고 가설을 세우고 연구하고 실험한 천재적이며 물리학을 사랑했던 수많은 과학자들의 이야기이다. 그래서 물리학의 이론을 깨닫거나 하기에는 다소 산만하다. 작가가 전공자가 아닌 이유도 있는 것 같다.

중학교에서 고등학교로 넘어가는 시기 즈음에 이공계열을 전공할 생각이 있는 학생이 읽어 둘 정도의 교양서라고 생각된다. 또는 과학고에 가고 싶은 중학교 1학년 학생의 겨울 방학 필독서 쯤이 좋을 것 같다. 과학자들의 숨겨진 에피소드를 통해서 물리학에 대한 또 다른 재미를 느끼고, 그들의 명언을 통해 물리학에 대한 사랑을 엿볼 수 있고, 다양한 사진과 그림 등의 보조자료도 풍부하다.

개인적으로 나는 물리학을 오랫동안 배우면서 이해되지 않았던, 어려웠던 이유를 알게 되었다.

"과학을 위한 최고의 도구-두뇌" 과학자들 대부분이 당시의 기술로는 실험으로 입증 또는 측정조차 할 수 없는 현상들을 다뤘다는 것이다. 공부하면서 어느 순간, 나는 배우고 숙련시킬 수는 있어도 새로운 것을 발견하기는 어렵겠다고 느꼈던 이유였을 것이다.   

  부제 - 빅뱅에서 힉스 입자까지, 아름다운 물리학의 역사

  원제 - The Story Of Physics (2011년)

  저자 - 앤 루니

[물리학 오디세이] 표4에서는 물리학을 '자연에 대한 일반적인 분석에서 우주가 어떤 방식으로 존재하는지를 이해하는 학문'이라고 정의하고 있다. '자연', '일반적인 분석', '우주', '존재'. - 내가 왜 물리 시험에서 늘 고전했는지 이 한 문장으로 궁금증이 풀렸다. '자연', '우주', '존재'에 대한 상상력도 전혀 없었고 '일반적인 분석'을 시도해볼만큼 체계적인 사고도 해본 적이 없었으니. [물리학 오디세이]는 무한한 상상력과 그 상상을 현실로 만드는 힘을 가진 사람들의 이야기로 가득한 책이다.

물질에 대한 탐구, 빛, 힘과 물체, 에너지, 원자, 별, 시간에 대해 연구한 많은 인물들과 그들의 이론을 소개하고 있는 이 책은 두께에 비해 정말 많은 양의 정보를 담고 있다. 동서양 세계사를 300페이지도 안되는 내용으로 압축해 놓았다고나 할까. 그래서인지 전체적인 흐름을 잡는 데는 많은 도움을 주지만, 이해가 쉽게 되지 않아 설명이 더 있었으면 하는 부분에 대해서는 좀 부족한 느낌이 있어서 다른 자료를 찾아봐야 했다. 아무래도 이 책은 개설서이니까.

결코 가볍지 않은 책인지라 읽는 내내 쉽지 않았지만 그래도 한장 한장 넘길 수 있었던 것은 풍부한 삽화와 참고 사진들 덕분이었다. 특히 글로 풀어낸 이론들은 지극히 2차원적인 내 머리 속에 과부하를 일으키기 십상이어서 설명을 뒷받침해주는 삽화라도 하나 나타나면 얼마나 은혜로운 생각이 들었는지! 또한 글의 흐름상 본문에 직접 배열하지 못하고 점선 박스 안에 빼내서 설명한 내용들이 많았는데, 책을 다 읽고 나서 그 박스들만 다시 골라 읽으니 내용이 하나하나 정리된다는 느낌이 들기도 했다.

경쟁자와의 관계에서 내내 노심초사했던 뉴턴, 도박에서 딴 돈으로 책과 실험 장비를 사들였던 샤를레 부인, 결국 노벨상을 안겨주었던 라듐 덕에 말년을 병마에 시달렸던 퀴리부부의 이야기등 과학자들에 대한 뒷이야기들도 매우 흥미로웠다. (막스 플랑크에 대한 내용에서 큰 딸의 죽음은 1817년이 아니라 1917년이 맞을 듯 함.)

"20세기의 물리학은 무시되고 버려졌던 아이디어들을 다시 끄집어낸 것과 마찬가지였다.(p.276)" 결국 책을 읽는 내내 들었던 생각은 고대 그리스의 과학자(겸 철학자)들이나 지금의 과학자들이나, 그들 사이를 관통하는 공통된 무언가가 있다는 것이었다. 고대인들은 보이지 않는 원자에 대한 개념을 생각해냈고 현대 과학자들은 역시 가본 적 없는 우주와 은하에 대한 개념을 계속 쌓아가고 있지 않은가. 보이지 않는 숨겨진 진실에 대한 궁극적인 호기심은 인간을 과연 어디까지 이끌어 갈까, 정말 기대되는 일이 아닐 수 없다. 그 작은 뇌에 우주를 품다니!

호메로스가 지은 고대 그리스 서사시에서 유래되어 경험이 가득한 긴 여정을 이야기하는 오디세이. ＜물리학 오디세이＞의 원제는 ‘The Story of Physics’인데 책을 읽으면서 정말 제목을 잘 지었다는 생각이 절로 들었다. 물질에 대한 탐구, 빛의 탐구 - 광학, 힘과 물체 - 역학, 에너지, 원자의 내부, 별이란 무엇일까, 공간과 시간은 한 덩어리, 그리고 미래의 물리학까지 총 8챕터로 이루어진 이 책은 고대 그리스 시대부터 현대에 이르기까지 물리학이 걸어온 여정을 한 권의 책으로 잘 풀어내었다.

다만 그토록 방대한 이야기를 담고 있기에 물리학에 대한 기본적인 배경지식이 없으면 좀 어렵게 느껴지지 않을까 하는 생각이 든다. 학창시절에 이과로 공부를 했지만 그렇게 좋아하는 과목은 아니었고, 그 후로 과학에 대한 책을 많이 챙겨 읽지 않아서인지 따라가기 조금 버겁다는 느낌을 주는 챕터들도 꽤 있었다. 그래도 다양한 사진자료와 함께 중간중간 과학자들의 이야기나 흥미를 돋구는 가십 같은 이야기들이 담겨 있어서 그런 잔재미에 위로를 받으며 읽어나가기도 했다.

학창시절 노래로까지 만들어 외웠던 주기율표에 영감이 되었을 원소목록을 작성하기도 근대 화학의 아버지 아투안 라부아지에. 그는 관측과 실험을 주요한 연구방법으로 삼으면서 잘못된 이론들을 바로 잡기도 하고, 그 동안의 물리학에 경험주의를 더한 인물이었다. 하지만 불행하게도 그는 프랑스 혁명 후 공포정치때 처형을 당하는데, 프랑스 수학자이자 천문학자가 거기에 대해 남긴 말이 인상적이었다. 어쩌면 요절한 천재나 그 시대에 빛을 보지 못한 천재들도 마찬가지 아니었을까? 자신의 눈을 뭉툭한 뜨개바늘로 누르면서까지 광학에 대해 연구했던 뉴튼이지만 그는 과학연구에 현미경을 도입한 로버트 훅이라는 천재적인 과학자에 대한 미움이 심했고 결국 그는 제대로 된 초상화 하나 남은 게 없을 정도였다는 것도 놀라웠다.