"모든 것을 바꾼 사람" 이라는 책 제목은 일정 부분 과장이 있는 것이 사실이다. 맥스웰을 모든 것을 바꾼 사람이라고 말하려면 "모든 것"이 지향하는 부문을 확실히 할 필요가 있다. 만약 그 "모든 것"이 전자기학이라면 책 제목은 100% 사실이고, 물리학이라면 50% 정도 사실일 것이며, 인문학등을 포함한 전체 학문 영역이라면 10% 정도가 사실이라고 비유할 수 있을 것이다. 헌데, 그 "모든 것"이라는 말의 의미가 파라다임의 변화라는 현상을 주시한 것이라면, 놀랍게도 책 제목은 다시 한번 100% 사실이 된다.

       James Clerk Maxwell은 뉴튼, 다윈, 아인슈타인만큼 평가 받을 수 있는 과학자인데 저평가가 되어 있다고 저자는 말한다. 전자 공학을 전공하면서 전자기학이 주는 압박때문에 필자에게 맥스웰이라는 이름은 그리 녹녹하게 다가 오지는 않지만, 칼 세이건이 『악령이 출몰하는 세상』에서 맥스웰을 다룬 글과 이 책의 내용은 그를 다시 한번 평가하게 만든다. 세이건은 맥스웰이 없었다면 이라는 가정으로 현대 사회를 말한다. 그가 없었다면, 라디오, 텔레비젼, 위성 전화, 위성 중계, 헨드폰등은 당연히 존재하지 않지만, 세이건의 관심사를 반영하듯이 우주 생명 탐사 프로젝트도 없을 것이고, 지금 화성의 모습을 우리에게 전송해 주고 있는 피닉스호도 없을 것이다. 그럼 이 많은 분야에 공통적으로 영향을 주는 물리학적 현상은 무엇인가? 바로 전자기파이다. 그럼 전자기파는 누가 발견하였는가? 바로 이 책에서 다루는 과학자인 James Clerk Maxwell (1831~1879) 이다. 이 정도면 왜 책 제목이 왜 이렇게 나왔는지 조금은 이해가 된다.

        풍부한 실험적 사고력과 창의력을 바탕으로 자신이 상상한 모델들을 실험을 통해 증명하려 하였던 과학자. 사고실험만을 가지고 독창적 물리학을 발전시킨 아인슈타인에게 영감을 주었던 인물, 맥스웰을 표현하려면 지면이 모자를 정도이다. 단지, 우리가 뉴튼, 다윈, 아인슈타인을 알고 있는 정도의 잣대라면 꼭 알고 있어야 할 과학자이라는 것은 사실이라고 이 책은 이야기한다.

       맥스웰이 토성의 고리 구조를 수학적으로 증명하는 과정을 이야기 하는 부문 (사실 맥스웰이 토성의 고리 구조를 수학적으로 증면한 첫 과학자라는 사실을 알고 있는 사람들은 지극히 적다) 에서는 실험으로 나타나는 현상 (여기서는 토성의 고리 구조)를 수학으로 표현 (일종의 이론)하는 그의 비상한 능력을 알 수 있다. 수학의 힘은, 애덤스가 해왕성을 발견하는 과정을 보면 극적으로 이해가 된다. 애덤스는 당시 알려져 있는 행성중에 가장 바깥쪽에 있는 천왕성의 작은 비틀거림 현상을 관찰하면서 뉴튼 역학을 이용한 수학적 계산으로 또 다른 행성이 있어야 할 곳을 예측하였고, 베를린 천문대에서는 애덤스가 예측한 바로 그 위치에서 해왕성을 찾아 냈다. 아름답지 않은가?

       또한, 맥스웰-볼츠만 산포라고 알려져 있는, 기체 분자 속도를 통계적으로 표현하는 방법의 고안은 통계 역학이라는 물리학의 새장을 열었고, 헤르츠에 의해 정상파가 측정되는 순간 증명 된, 맥스웰의 전자기학 이론 (저자는 이 부분에서 아름답다고 표현하는데, 지극히 동감이다)은 우리가 사는 세상을 완전히 뒤바꾸어 놓았다. 너무 젊은 나이에 삶을 마감하였고 선천적으로 겸손한 성격의 소유자였기 때문에, 대가이면서도 대가의 반열에 올라 있지 않은 그가 약간은 안타깝지만, 맥스웰 초대 소장으로, 구상하고 설립해 낸 켐브리지 대학교의 캐번디시 연구소가 맥스웰 사후에 과학 발전에 기여한 것을 보면 그가 남긴 영향력의 실체를 다시 한번 느낄 수 있을 것이다.

 

       아래에 캐번디시 연구소 출신으로 노벨상을 받은 과학자들을 초대 연구소장 맥스웰과 함께 열거하면서, 그의 인류에 대한 지대한 영향력을 다시 한번 느껴 보고 싶다.

캐번디시연구소 초대소장 물리학자 맥스웰(1831-1879), 제2대 레일리(1904년 노벨물리학상), 제3대 J.J. 톰슨(1906년 노벨물리학상),  제4대 러더퍼드(1908년 노벨화학상), 제5대 윌리엄 로렌스 브래그(1915년 노벨물리학상), 제6대 네빌 모트(1977년 노벨물리학상) 

방사성 동위원소의 존재를 밝힌 소디(1921년 노벨화학상), 질량분석기를 개발한 애스턴(1922년 노벨화학상), 원자 구조를 밝힌 보어(1922년 노벨물리학상), 중성자를 발견한 채드윅(1935년 노벨물리학상), J.J. 톰슨의 아들 조지 톰슨(1937년 노벨물리학상), 전리층을 발견한 애플턴(1947년 노벨물리학상), 양성자 가속기를 만든 코크로프트와 월턴(1951년 노벨물리학상), DNA의 이중나선구조를 밝힌 왓슨과 크릭(1962 노벨 생리의학상) 

이러니, 맥스웰을 모든 것을 바꾼 사람이라고 할 만하지 않은가? 

전자과를 나온 나는 학부 때 가장 어려웠던 과목을 뽑으라면 단연 전자기학일 것이다.

물론 수업이 재밌기는 했지만 선뜻 머리속에서 그림이 그려지지 않아서 유난히도 어렵게 느껴졌던 것 같다.

전자기학은 전기와 자기를 다루는 학문이므로 어쩌면 눈으로 볼 수 없는 분야를 다루는 분야일 것이다.

눈으로 볼 수 없기 때문에 익숙하지 않을 수 있고 익숙하지 않다는 것은 어쩌면 어렵다는 것으로 이해될 수 있다.

그래서 그런지 전자기학은 나에게 어려운 학문이었다.

이렇게 어려운 학문이 멕스웰에 의해서 창시되었고 그 파장은 가히 엄청나다.

당장 우리 모두가 가지고 있는 휴대폰이라든가 티비 라디오 통신 모두 전자기학으로부터 나온 것이다.

게다가 멕스웰의 업적은 아인슈타인에게 지대한 영향을 주어 상대성이론이라는 엄청난 이론을 출현하게도 하였다.

멕스웰은 전자기학뿐 아니라 처음으로 통계학적인 분석 방법을 도입하였다.

이를 토대로 볼츠만은 멕스웰-볼츠만 분포라는 양자역학의 토대를 마련하기도 했다.

이뿐만 아니라 멕스웰이 손 댄 많은 분야가 또 하나의 새로운 학문이었고 지금 우리에게 엄청난 영향을 주고 있다.

저자는 이렇게 위대한 과학자가 대중에게 널리 알려지지 않은 것에 대해서 아쉬워하는 것 같다.

그래서 이를 더욱 알리고자 노력하는 것 같다.

우리에게 전자기학의 창시자보다 커피브랜드로 더 알려진 멕스웰 -_-; (그렇다고 커피 만든 사람이 제임스 클락 멕스웰은 아니다.)

이는 정말 뉴턴, 아인슈타인과 어께를 나란히 할 정도로 위대한 물리학자인것은 틀림없는 사실이다.

이 책에는 멕스웰의 많은 것을 담고 있지만, 정작 전개 방식이 그리 흥미롭지는 않다.

(쓸데없이 멕스웰이 쓴 시가 너무 많이 나온다.)

하지만 멕스웰의 팬이라면 읽어주는 센스!

아인슈타인은 “물리학은 맥스웰 이전과 이후로 나뉜다”라고 했다.

아, 그런데 멕스웰이 누구지? 이러는 사람이 적지 않으리라 본다.

현대 물리학 대부분의 줄기가 모여드는 그 곳에 우뚝 버티고 있지만, 그래서 그를 알아야 할 사람들은 그보다도 그의 이론과 방정식을 너무나도 잘 알고 있지만, 정작 그 인물 자체는 잘 알려져 있지 않은 인물.

바로 그가 제임스 클러크 맥스웰이다.

이 맥스웰이라는 인물이 해놓은 일이 도대체 무엇일까?

현대 물리학의 가장 큰 산맥을 상대성 이론과 양자역학이라고 할 때, 그 기초가 바로 맥스웰에게서 왔다. 아인슈타인은 맥스웰 방정식과 뉴턴의 운동 법칙 사이의 부조화에서 시작해서 상대성 이론을 구상했고, 맥스웰과 볼츠만의 기체의 운동과 관련한 작업에서 양자역학이 태동되기 시작했다.

그것뿐만이 아니다. 그는 자기와 전기를 통합하였고, 장(場)의 개념을 맨 처음 제시했다.

그는 물리학에 통계적 개념을 도입해서 통계역학을 시작했다. 그는 빛깔의 원리를 제시했으며(컬러 사진을 맨 처음 만든 사람이 바로 맥스웰이다!), 역비례 다이어그램과 광탄성 기법을 개발하여 오늘날 수많은 다리와 구조물의 설계에 응용되고 있다.

그는 그 이후의 모든 물리학자가 세계를 바라보는 방법에 완전한 변화를 만들어낸 인물이라고 할 수 있다.

그러나 앞서도 지적했듯이 그는 대중들에게 그리 잘 알려져 있는 인물이 아니다.

뉴턴과 아인슈타인보다 덜 알려져 있는 것은 그렇다 치더라도, 그가 세계에 공헌한 바에 비하면 좀 억울하다 싶을 정도로 잘 알려져 있지 않다. 물론 그는 살아서도 인정을 받지 못했던 불운한 인물은 아니다. 하지만 그가 받아야 할 마땅한 찬사보다 훨씬 부족한 찬사를 받고 있다는 것이 저자의 의견이다.

그 이유를 바실 메이헌은 여러 가지를 지적하고 있는데, 그 중에서도 가장 큰 이유를 그가 너무 시대를 앞서 갔기 때문이라고 하고 있다. 뉴턴이나 아인슈타인의 경우 그들의 살아 있을 때부터 그 명성이 드높아졌던데 반해, 맥스웰의 경우엔 그의 모든 이론이 증명이 되고, 그의 아이디어가 실현이 된 것은 그가 세상을 뜨고 나서의 일이다. 상대성이론이나 양자역학도 물론이며, 헤르츠가 전자기파를 만들고 탐지하는 일에 성공한 것도 그렇다. 그는 선구자로서 많은 명성을 그 후의 위대한 인물들에게 양보하는 듯 하다.

캐번디시연구소도 그렇다. 그곳에서 이루어진 어마어마한 업적들을 우리는 알고 있지만, 그게 바로 이 맥스웰에게서 시작되었다는 것을 모른다. 원자의 구조를 밝혀낸 러더퍼드, 톰슨 등은 물론이고, DNA의 구조를 밝혀낸 왓슨과 크릭의 연구도 바로 이 캐번디시연구소에서 이루어졌으니, 그야말로 맥스웰은 자양분과 같은 인물이라고 할 수 있지 않을까 싶다.

그래서 책의 제목이 "모든 것을 바꾼 사람"이다.

그리고 또한 그에 대해 이렇게 쓰고 있다.

"너무나 커서 한눈에 들어오지 않는 거인" (279쪽)

이 책은 그 인물을 한 눈에 들어오게 한다.

(2015. 6)

전자기파 방정식으로 잘 알고 있는 맥스웰 방정식을 만든 사람으로 알고 있는데

그의 일생은 어떠했는지 약간 보여주고 있다.

맥스웰에 대한 개인적 내용이 적어서 그런지 다른 전기에 비해선

개인적인 편지나 메모들 같은것은 적은편이며 비범하고 겸손한 사람 이었다는 정도만 적고 있어서

아쉬운 느낌을 준다.

그렇다고 방정식이 나오기 까지나 빛에 대한 이론이나 정보이론이 나오는 과정이나

과학적 서술들도 어정쩡 했다.

개인적 내용이던 과학적 지식이던 약간 자세히 나오는 다른 책들을 보고 현대과학의 연결을

메꾸고 그 시대에 이런 생각들이 나오게된 이유를 알아봐야겠다