‘물리학의 최전선’은 언뜻 제목에서 느껴지는 뉘앙스로는 물리학 연구의 최근 동향일 듯 하지만 그보다는 극한의 환경에서 연구되는 물리학 현장 여행기를 모토로 한다. 우리가 자주 접하는 여행기와는 그 접근성과 목적의 차이가 있어서 쉽게 여행기로 받아들일 수는 없겠지만 일상과 혹은 실험실에 국한된 물리학에서 벗어난 연구현장을 엿본다는 점은 매력적이다. 우리는 결코 여행으로는 가지 못할 곳의 진지한 연구현장의 간접체험이라니...

극한의 자연환경을 필요로 하는 연구 탓에(혹은 예산 탓이기도 하다) 물리학자는 외지고 열악한 현장에서 성과가 보장되지 않는 연구에 헌신한다. 이런 연구를 하는 자들의 사명감과 책임감 때문이었던 것일까. 아니면 상상도 하지 못할 정도로 방대한 우주의 아주 작은 부분이나마 열정을 가지고 연구하려는 그들의 의지 때문이었을까. 그도 아니면 우주론 자체에 대한 매력 때문이었을까. 그 이유야 어찌되었건 저자는 극한의 환경에서 연구하고 있는 천체물리학자들과 우주론에 어느 정도의 존경을 가지고 있다는 것을 느낄 수 있다.

저자는 사막과 남극, 지하광산의 연구현장 뿐 아니라 노장이 된 학자들의 연구실을 찾은 인터뷰를 곳곳에 싣고 있기도 하다. 우리가 지금 알고 있는 우주론이 탄생하기까지의 현장의 목소리를 저자를 통해 듣는다는 느낌이 들어서 나는 인터뷰를 재구성한 과거의 연구, 즉 우주연구사라고 할 수 있는 부분들이 흥미로웠다. 하지만 우주연구사에 대한 사전지식이 전혀 없는 상태인지라 (남극탐험처럼) 잘 알려져 있는 이야기라 할지라도 어떤 이름이나 일들이 뜬금없이 느껴져서 비약되어 있는 이야기 부분들을 짜맞추느라 이런 저런 사이트와 책들을 뒤적이기도 했다는 점을 고백해야겠다. 특히 저자와 조지 스무트의 강연을 찾아 보는 것은 저자가 설명하는 암흑물질 연구와 우주배경복사 연구의 목적과 방법, 그리고 현대 우주론의 위치에 대해 이해하는 계기가 되었다.

그리고 저자의 이야기가 책에 비해 너무도 쉽고 재미있었다는 점도 말하고 싶다. 이러한 여러 우주에 대한 강연을 찾고 공부하는 시간은 뉴턴의 중력과 아인슈타인의 상대성이론이 왜 모든 물리학에서 다루어지고 있는지, 물질의 성질과 물리학의 관계에 대한 타당성을 어슴프레 자각되는 과정이기도 했다.

저자는 왜 단순한 우주론에 관한 책이 아니라, 그것도 연구 과정만을 전하는 것이 아니라 꼭 현장을 찾았어야 했을까. 저자가 그곳에 접근하기까지는 불편함과 두려움이 느껴진다. 그러나 그래서 더욱 그곳의 연구 장비들과 자연에 대한 연구의 어려움, 연구와 대비되는 자연이 거대하고 경외감 있게 다가오는 것은 아닐까. 위험부담과 일상생활의 어려움과 상대적으로 대비되는 압도되는 현장감이 전해진다. 아마도 그런 저자의 경험이 그를 더 극한의 연구지로 이끌었을 것이다. 물론 수많은 자료를 찾아보고 나서야 이 책만으로는 그 압도됨을 느끼기에는 부족함이 있을 것이라는 생각이 든다.

말했듯 이 책을 읽으면서 나는 전례 없는 웹서핑을 해야 했는데 이는 익숙하지 않은 물리학 용어에 대한 정보를 가진 책을 가지고 있질 못해서이기도 했고 저자가 전하는 현장감을 느낄 수 있는 사진들을 찾기 위함이기도 했다. 물리학과 천체물리학연구 방법에 대해 문외한인 나로서는 이 방법이 매우 유용했다. 뿐만 아니라 나는 저자가 느끼는 현장감이 이 책의 중요한 메시지라고 생각했는데, 책에 실린 흑백사진들은 웹사이트들의 컬러사진과는 다르게 황량한 느낌만을 주는 듯 했다. 혹 그런 독자가 있다면 내가 그러했듯 적극적인 웹서핑을 권하고 싶다. 저자가 느꼈을 그 조금은 다른 황량함, 숭고하거나 경건함에 가까운 침묵의, 그리고 극한의 현장감과 자연과 우주연구의 대비가 전해지기엔 작은 흑백사진들로는 조금 부족했던 것이 아닌가 싶다. (책과 저자의 블로그에 발견한 사진들(www.edgeofphysics.com, http://edgeofphysics.com/blog/), 그리고 웹서핑에서 발견한 현장들의 사진들이 내가 중요하게 생각했던 저자가 느꼈을 모순적이면서도 자연스러운 다양한 감정들을 이해하는 데 조력했다)

저자는 일반 독자에게 천체 물리학의 연구란 도대체 어떤 방법으로 이루어지고 있는지를 가늠하게 하고 물리학 현장의 또 다른 모습을 보여주려 했다. 또한 이를 연구하는 것은 우리에게 어떤 의미가 있는가 또한 생각하게 한다. 나는 독서 내내 가장 많은 시간을 이 화두에 할애했다. 이는 저자가 이에 대해 정답을 제시하고 있지 않았다는 점을 반증한다고 생각한다.

저자가 제시하는 우주론이란 과학 중에서도 굉장히 기계화된 것으로 여겨지는데(사실은 늘 그런 것은 아니지만 말이다. 전파우주학을 생각해보면 꽤 아날로그적이지 않은가) 그것들이 연구되고 있는 환경, 자연은 지구에서도 가장 자연적인 곳이기도 한 듯 하다. 이 대비가 저자를 감동시킨 모양인데 이런 저자의 모습이 많은 생각을 하게 한다.

우리는 왜 우주의 태생을, 우주의 너머를 연구하는가. 인간으로서의 가장 근원적인 존재에 대해 고민한다는 점에서 어쩌면 우리가 물리학이라고 생각하는 학문은 생명을 연구하거나 철학적 사유에서 멀리 있지 않는 것이라는 생각이 들었다. (다르게 보면 인간의 지적 욕망을 드러내는 가장 원초적인 학문이기도 하다는 생각도 든다. 물론 물리학에는 여러 분야가 있겠지만 저자가 말하는 연구현장을 보니 적어도 천체 물리학은 우주의 탄생, 아니 우리의 태생에 대한 근원적인 질문에 물리학의 근본적 목적을 두고 있는 듯하다.)

역사를 연구하는 것은 과거에서 미래를 연구하는 것과 마찬가지로 우주배경복사 연구 등으로(저자가 보았던 플랑크가 우주배경복사 탐사 망원경이다) 우주의 탄생을 가늠해보는 것은 우주의 변화를 예측하는 하나의 방법이 될 수 있을 것이다. 물론 어떤 정확히 계산된 것도 예측 가능한 것은 없다고 생각하지만 우주의 미래연구란 언젠가는 우리 삶의 유일한 대안이 될 수도 있겠다는 생각 또한 가끔 든다. 이 무한대의 가능성이 우리를 비관적이거나 긍정적으로 미래를 상상하게 한다. 또한 현재의 우리와 주변의 모든 존재의 과정을 설명하려는 노력이기도 하다. 지금의 물질의 탄생, 변화과정, 결국은 현재의 존재를 탐구하려는 학문이라고 해도 과언이 아닐 듯 싶다.

우주의 탄생과 현재 우주의 모습을 예측하는 실험들이 지구의 불모지 곳곳에서 이루어지고 있었다. 영화에서나 보는 비밀기지의 모습을 닮아있을까? 독자는 책의 곳곳에서 연구현장을 보존하는 것이 지구의 가장 깊숙한 불모지, 환경을 보존하는 것이라는 저자의 의도를 알아챌 수 있을 것이다.(남아프리카 카루 편, 라다크 한레 편, 남극편에서의 로버트 빈샤들러의 말 인용 등) 이에 대한 설명이 물리학 연구에 대한 존경 때문인지, 우리가 살아가고 있는 자연에 대한 경외때문인지는 정확하게 파악할 수 없지만 양쪽 모두 환기시키는 계기가 된 것에 그 의미를 두고 싶다.

약 이천 오백만년전 대륙은 시베리아 남동부 구석에서 분리되었다. 그 이후로 수 많은 강들이 갈라진 대륙 틈으로 들어와 바이칼호라고 하는 커다란 호수를 만들었다. 산들오 둘러싸여 고립된 이 내해는 다른 호수나 바다로부터 영원히 격리되어 독특한 동식물의 진화가 진행되었다. 

우리 민족의 먼 조상의 기원이라고 우리가 알고 있는 시베리아의 바이칼 호수이다. 시베리아횡단 철도를 타고 가다 보면 지나간다고 한다. 한번쯤 가고 싶으나 겨울을 피해야 할 듯 싶다. 겨울에는 영하 40~60도가 예사라고 한다. 도저히 사람이 살 수 없을 듯하지만 원주민들은 잘 버티고 산다고 한다. 하지만 저 추운 지역에 겨울만 되면 들어가는 사람들이 있다.  뉴트리노라고 하는 도저히 알아야 세상사는데 도움 될 것 같지 않고 가끔 퀴즈대회에서나 써먹을 만한 그 뉴트리노를 연구하는 사람들이다. 

뉴트리노는 천체물리학뿐 아니라, 우주론에서도 중요한 역할을 한다. 뉴트리노는 우리 은하에 있는 암흑물질의 고밀도 영역의 정체를 밝힐 수 있다. 

발견하면 노벨상정도는 받을 수 있는 연구인가 보다. 그래서 저 추운 겨울날 호수에서 바람 맞으면서 연구를 할 수 있다.

이 책에서는 바이칼호처럼 칠레의 산 꼭대기 아프리카의 사막, 남극 등에서 연구하는 물리학자들을 그리고 있다. 우리가 흔히 물리학자하면 실험실에서나 강의실에서 알 수 없는 공식을 써가면서 연구하는 검은뿥테 안경을 쓴 키작은 대머리거나 하얀머리의 사람들을 생각한다. 하지만 이들은 극지와 오지에서 연구하는 실험물리학자들이다. 과학의 기본이 되는 물리학이 앞장서서 고생을 한다.

  책이 꽤나 잘 읽힌다. 과학책이란 게 으레 지루하고 따분한 이야기로 흐르는 경우가 태반인데, 이 책은 그런 일반적인 과학책과는 달리 마치 ＜여행기＞처럼 읽혀서 서술자의 여정을 따라가면 그뿐인 셈이다. 그렇다고 아주 쉬운 내용을 점철된 것도 아닌데, 의외로 술술 읽힌다.

  흔히 과학자라고 하면, 햇빛도 들지 않는 어두운 실험실에서 흰 가운을 입고 두꺼운 안경과 헝클어진 머리로 각종 실험도구과 씨름하는 장면을 연상시키곤 한다. 여기에 딱 어울리는 사람이 바로 영화 ＜빽 투 더 퓨처＞에 등장했던 '박사님'일 게다. 그런데 이 책에서는 그런 과학자를 연상하기 힘들다. 공기도 희박한 산꼭대기로, 춥기로 둘째라가면 서러울 남극대륙과 얼음으로 꽁꽁 언 시베리아 호수 밑바닥으로, 거기에 뜨겁디 뜨거운 사막 속으로 모험(?)을 떠나는 과학자들을 만나볼 수 있을 게다. 그렇다면 흡사 탐험가들이 벌이는 여정을 뒤따란 여행기로 볼 수도 있겠으나, 그 탐험가들이 바로 과학자들이며, 그들은 다름 아니라 ＜과학실험＞을 하기 위해 극한의 장소로 탐험 아닌 탐험을 떠나는 것이다.

  우주의 비밀을 풀기 위해 극한의 장소를 찾아 헤매는 천체물리학자들의 여정을 따라가다보면 어느새 어렵게만 여겼던 물리학이 친근하게 다가오는 것을 느낄 수 있을 것이다. 우리는 ＜학문＞이라고 하면 흔히 골방이나 상아탑 속으로 들어가 탐구하는 것만을 생각하기 쉬운데 물론 ＜물리학자＞들 가운데 그런 이들도 많은 것이 사실이다. 그 속에서 책과 씨름하며 '가설'을 세우고, '실험'을 통해 '이론'을 증명해내는 것이 과학자들의 전형적인 모습인 것은 틀림없는 사실이다.

  그러나 그런 '골방물리학자'들 말고 '실험물리학자'들도 많다. 이들도 '가설'을 세우고, 수만은 '실험'을 통해 '이론'을 정립하는 것은 똑같지만, 연구소와 같은 곳에 틀어박혀서 연구하는 물리학자들과는 차원이 다르다. 이들은 '적합한' 실험장소를 찾아 지구 어디든 찾아갈 준비가 되어 있는 이들이다. 그곳에서 ＜완벽한 실험＞을 통해 더 정확한 실험결과를 얻어내어 자신이 세운 가설이 한 치의 오차도 없이 정확하게 맞다는 것을 증명하여 '또 하나의 이론'으로 정립시킨다. 그러기에 희끄무레하고 야들야들한 나약한 과학자들과는 달리 신체 강건한 과학자들이 주를 이루고, 흡사 탐험가들보다 더 탐험가스럽게 지구 곳곳을 누빈다.

  정말 멋지지 않은가? 이들은 세계에서 내놓으라하는 수재들이면서, 동시에 만능스포츠맨이기도 하다. 이를 테면, ＜문무＞를 겸비한 인재들이란 말이다. 그런데 우리네 ＜과학자＞를 꿈꾸는 과학도를 보면 하루종일 학교와 학원을 오가며 공부에만 여념이 없다. 공이라도 던져주고 운동장을 누비라고 하면 이런저런 핑계를 대고 그늘로 찾아가 ＜공식＞을 달달 암기하며 ＜문제＞ 풀기 삼매경에 빠지기 십상이다.

  왜 이런 현상이 벌어졌나? 의아하기만 하다. ＜공부＞를 좋아하면 일찌감치 ＜운동＞과는 담을 쌓고 마는 우리네 교육현실이 솔직히 이해가 되지 않는다. 고3 수험생들에게 체육시간을 없애달라고 요구하는 학부모들의 심정을 모르는 바는 아니다. 그런데 고등학교 전학년으로 번져서 중학교, 초등학교에까지 요구하는 학부모들도 있다는 뉴스를 접하고는 경악을 금치 못했더랬다.

  글이 책내용과는 달리 점점 산으로 가고 있는데, 난 이 책을 읽으며 온통 이런 생각만 했다. 수많은 과학서적을 읽어봤지만, 어려운 수식만 나열하고 이미 발혀진 이론이 얼마나 위대하냐는 하릴없는 과학책들이 셀 수 없이 많다. 오죽하면 ＜과학학습만화＞조차 땀을 뻘뻘 흘리며 '자신이 세운 가설'이 틀림없다는 증거를 찾기 위해 세계 곳곳을 누비는 장면을 찾아볼 수가 없다. 그저 휘리릭 '첨단교통수단'을 앞세우거나 심지어 '텔레포트', '타임머신'과 같은 기계의 도움을 받아 안전하고 편리한 이동을 한 뒤에 '과학적 사실'만 나열하기 십상이란 말이다.

  정리하자면, 과학자는 머리만 명석하고 몸은 게으른 사람이 아니란 말이다. 과학자들 가운데 우락부락한 근육질 몸매를 자랑하는 이는 없을지라도, 적어도 그들은 ＜새 이론＞을 정립하는 현장을 찾아 세계 이곳저곳으로 떠나길 망설이지 않는 ＜여행가＞란 말이다. 그 가운데에는 ＜탐험가＞ 못지 않게 극한의 장소를 찾아가는 수고를 마다하지 않는 과학자들도 있다. 이 책에 나오는 '천체물리학자'들처럼 말이다.

  물론 이 책은 틀림없는 과학책이다. 그래서 어려운 과학어휘가 나와 비전문가가 읽기에 얼마간 어려움을 느낄 수도 있다. 그래도 난해한 공식을 애써 이해해야 책장을 뒤로 넘길 수 있는 다른 과학책들과는 틀림없이 '차별화'를 두었다. 그냥 과학자들이 떠나는 여정을 졸졸 따라가다보면 어렵기만 했던 과학이 그닥 어렵게만 느껴지지 않을 것이다. 그리고 과학자들의 소소한 일상을 맛볼 수도 있어서 ＜과학자＞를 꿈꾸는 과학도들에게는 일종의 '지침서' 역할도 할 것이다. 별을 헤아리다 간밤에 출출한 배를 채우기 위해 ＜야식＞거리를 찾아헤매는 천문학자들의 모습을 보며 과학자들의 또 다른 모습에 깜짝 놀라실 수도 있을 게다.

물리학하면 떠오르는 것은 열량계산 정도였던 내게 이책은 그야말로 '무리'였다고 고백하지 않을 수 없다. 생경한 용어는 물론이요, 분명 역자는 후기에서 과학자들의 재미난 실험과 세계여행을 하는 듯한 유한 기록이라 했거늘 한번 더 고백하건데 읽으면 읽을수록 이토록 난해한 책은 처음이었다. 아무리 읽어도 어디에서 재미를 느껴야 할지를 몰랐다. 그나마 다행스러운 것은 이책을 여러가지 방법으로 읽을 수 있는 방법을 터득했는데 그 중 한가지가 물리학의 최전선이 아니라 기행기즘으로, 내가 이해하지 못한 용어들은 낯선 이국땅의 방언즘으로 여기고 나니 수월하게 페이지가 넘어갔다. 하지만 그런들 의미가 없어 다시 첫 페이지부터, 끈 이론과 암흑에너지부터 우주보다 오히려 내가 가진 에너지가 더 많지 않을까하는 되도 않는 판단을 내려가며 차분히 읽어야했다. 고로 이것은 서평이나 리뷰라기 보다는 물리학 용어를 남발했으나 물리학에 대한 긴급한 지식수혈을 요청하는 절규에 가까운 고백임을 미리 밝혀둔다.

제1장 수도사와 천문학자 편은 우리에게 친근한 아인슈타인의 등장으로 시작하는데 이 챕터는 저자가 참여한 실험에 대한 이야기가 아니라 천문학 혹은 지금까지 내려오는 우주이론, 우주의 팽창을 주장했던 허블과 관련된 역사적 천체만원경을 통한 실험에 대해 서술하고 있다. 저자가 본격적으로 다른 과학자와 함께 실험 혹은 실험여행을 떠나게 되는 것은 2장 수단광산부터가 된다. 칠흙같은 동굴속에서 이뤄진 암흑물질과 관련된 실험(CDMS)은 광부들에게 과학적 실험에 자신들이 한몫했음을 인정하게 되는 의외의 결과까지 가져다주었다. 그런가 하면 3장 시베리아 바이칼 호의 뉴트리노 검출실험은 러시아의 갈라파고스라고 불리는 바이칼 호가 혹독한 겨울을 이겨내고도 별다른 질량변화를 보이지 않는데 이것과 관련된 것이 바로 '뉴트리노'라고 불리는 잘 관측되지 않는 입자에 관한 실험이다. 때문에 아이러닉하게도 이론적으로는 반드시 연구대상인 이 뉴트리노 입자를 관측자체가 불가능한 가상의 입자이기도 하다. 이전보다 더 실험이상의 '여행에세이'에 가까운 에피소드를 소개하는데 그나마 1,2장에서 아파오던 머리가 잠시 휴식을 갖는 장이기도 했다. 이후 그가 직접 참여한 실험이야기와 1장에서처럼 참여하지 못했던 과거로부터의 실험과정과 결과를 여전히 저자의 입장에서 보면 편안하게 우화를 읽어주는 듯한 자세로 서술해놓았다. 분명 동물과 인간의 차이점을 이론적으로는 불완전하지만 적어도 구별해낼줄 아는 아이들이 흥미롭게 들을 수 있는 것처럼 내게 조금의 더 물리학에 대한 배경지식이 있었다면 좀 더 몰입하면서 작가의 위트를 즐길 수 있었을지도 모르겠다.

때문에 당부하고 싶다. 대중적인 과학이야기에 익숙해져있는 독자라면 필자나 역자가 동시에 언급하는 '독자가 이해하기 쉬운 문체'라는 말을 맹신하지는 않았으면 좋겠다. 물론 그렇다고 나처럼 어이없이 1장부터 다시읽기를 반복하는 아둔한 독서도 자제하기 바란다. 차후에 내가 느꼈던 방법처럼 모든것을 분명하게 알고가려는 노력대신 이해할 수 있는 한도내에서 편안하게 받아들이려는 마음가짐이 필요할 것 같다. 그리고 추천한다. 주변에 전공생이 아니더라도 이런책을 많이 공유하면서 이야기하고 서로가 모르는 부분을 채워줄 수 있길, 저자가 밝힌 것처럼 이 신비로운 우주의 시작과 끝을 어설프게 나마 짐작해가는 경이로움을 우리도 느껴봐야하지않을까!싶다.

이 책은 천체물리학 이론을 소개하는 책이 아니라 그 이론을 뒷받침하기 위한 탐사, 관측을 위해 설치된 장비와 그 배경, 인력에 대한 이야기다. 그래서 읽기가 다소 편하다. 그래도 간간히 최신이론에 대한 언급이 있으면 머리가 금새 복잡해진다는 사실.

미국의 알려지지 않은 오지, 남아메리카의 산맥, 극한의 기후를 배경으로하는 하는 남극, 러시아의 바이칼호, 히말라야 산맥, 즐거운 휴양지 하와이가 아닌 눈덮인 하와이, 남아프리카 사막, 그리고 요즘에 가장 관심이 집중되고 있는 유럽의 LHC.

하나하나가 여지껏 모르고 지내고 있었다는게 신기할 정도로 물리학과 천문학의 세계에서는 너무도 중요한 역할들을 하고 있었다. 그러면서 정말 부러워지는게 이들을 만들 수 있게 한 탄탄한 기술력, 장기적인 정책, 순수한 학문에 대한 열정 등이었다. 늘상 하는 이야기지만 통상국가로서의 입지는 다져졌다지만 미래에도 그럴 수 있을까라는 우려만 깊어지는 우리나라의 현실을 보니 참 안타깝다는 생각뿐.

이공계 무시현상이 너무도 깊어진 가운데 주변의 많은 이들이 힘들어 하며 한국이라는 땅을 떠나는 현실을 보니 더 그렇군.

물론 글로벌 시대에 한국이라는 범주를 벗어나서 대국적으로 생각해 볼 수도 있겠지만 기초과학과 응용기술이 버무러져 점점 더 그 세기가 단단해져만 가는 구미선진국 그리고 거기서 생겨나는 부산물들로 그들의 사회와 구성원들은 더 풍요로워지는데 반해, 한쪽만을 가지고 그나마도 그 궤가 점점 어긋나고 있는 것을 보면 내 자식들이 본격적으로 사회에 참여하는 즈음엔 대체 뭘로 저들이 살아가야 할까라는 걱정도 든다.

잘 되겠지라고 여기고 싶지만 이러한 게 긍정의 마인드만 가진다고 될 게 아닌 것이 결국 한 나라의 장래를 꾸려갈 국가운영자와 그 주변인들을 보자니 답답하다. 물론 그만한 자리에 올랐을 때는 나같은 범인보다야 사고나 능력에 있어 훨씬 앞서 있는 건 사실일테지만 스펙이나 능력이 앞선다해서 늘 옳을 수는 없다. 서로 다른 의견이나 이론을 융합하고 더 좋은 방향으로 이끄는 것이 저들의 몫일텐데 요즘 보면 극단으로만 흐르는 것 같다. 진보면 극좌로, 보수면 극우로만. 이념도, 이론도, 기술도 죄다 그런것 같다. 평범하게 살아가고픈 일반인들도 그 가운데서 어찌할 바를 볼라 바둥대고, 사회 전체가 그렇다.

물리학의 최전선을 읽으면서 학부시절 천문학도랍시고 땡땡이치던 시절이 기억나면서 아쉽기도 하지만, 물리학의 최전선에 한국의 존재가 티끌만큼도 나타나지 않는데 더 아쉽기만 하다. 기본기가 중요하거늘...

이 책은 물리학과 우주론에 관한 소설을 쓰던 저자가 글이 풀리지 않자 4년간의 여행을 통해 실험물리학자들을 찾아다니며 이들과 나눈 이야기를 적은 책이다.  그가 사울 펄뮤터를 만나게 된 우연한 계기를 통해 이 책을 쓰게 되었다니, 사실 이 책의 집필은 시작부터가 소설같기도 하다.

하여간 저자는 여행기를 쓰기로 결정하고 실험물리학이 행해지는 다양한 장소를 찾는다. 시베리아의 호수, 칠레의 산, 남극 등 그가 찾은 장소들은 일반인들이 흔히 찾아 여행하기 어려운 곳들이었고, 그런 만큼 간간히 그가 들려주는 여행 이야기들은 소재 자체가 물리학임에도 책읽기를 편하게 도와준다.

책 내용은 저자가 서문에서 밝혔듯 물리 이론적인게 아니기 때문에 과학자들과 나눈 이야기가 주를 이룬다. 이들과의 대화를 통해 저자는 이들 실험물리학자들이 실험을 통해 발견하고자 행하는 실험의 간략한 내용, 그리고 그 과정에서 이들 실험물리학자들의 삶, 다양한 연구 논문이 발표되기까지의 과정을 이야기 한다. 그런만큼 가벼운 물리적 설명이 배경으로 제시되기도 하는데, 다소 상식적인 내용들을 매우 친절하게 풀어 설명해 주고, 또 실은 물리이론적 내용이 그리 많이 나오는 것도 아니어서 물리학에 크게 관심이 없는 분들도 읽으면서 어렵다거나 난해하다는 느낌이 들만한 책은 아니다.

그리고 물리학자들이 부유한 은행원의 삶을 박차고 나와 외진 연구실에 틀어박혀 기꺼이 연구를 하게된 계기나, 여자로서 노벨상을 받지 못하고 차별받았던 상황들에 대한 이야기들도 실려있어, 이들의 인간적인 면모에 대해서도 관심을 갖게 된다.

또 저자가 직접 본 다양한 측정 기구들에 대한 내용들이 나와있는데, 저자는 특유의 필력을 통해 그 기구가 만들어진 과정 혹은 필요하게 된 배경과 직접 이용되고 있는 상황을 생동감 있게 전달해준다. 뿐만아니라 흑백이기는 하지만 몇 몇 기구들의 사진도 실려있다. 이를통해 물리학에 대해 깊은 지식이 전혀 없는 독자로서 '이론 물리학'에 의해 가려진 또 다른 물리학의 세계를 간접적으로나마 체험할 수 있어 즐거웠다.

이 책의 실험물리학자들은 매우 열정적으로 암흑물질, 뉴트리노 같은 것들을 이야기한다. 다른 물질이 섞일 수 도 있는 결과적으로 언제 제대로 된 결과를 얻을 수 있을지 모르는 실험들 조차도 그들은 그저 기쁘고, 즐겁게 행하며 그 과정을 즐긴다. 독자로서 이런 점들이 다른 교양 이과서적을 읽는 것에 비해 이 책이 더 진솔하게 와닿았던 이유인 것 같다. 실은, 대부분의 교양 이과서적들은 그 한계상 대학 학부 전공수준도 못미치는 다양한 이론들을 그냥 '이러이러한 것들이 있다.'라고 매우 간략하게 설명해 놓거나, 천재들의 일대기를 설명해 놓은 책이 대부분이다. 그러나 이 책은 천재 혹은 수재로서 인정받은 수 많은 학자들 역시 실은 많은 것을 여전히 알고 싶은 사람들이며, 진실로 자신들이 연구하는 분야를 즐기는 모습을 보여준다. 그러니까 특별한 천재가 아닌, 인간으로서의 물리학자를 느낄 수 있는 것이다. 따라서 책을 읽는 동안 경외와 호기심으로 한 사람을 파헤치기기 보다는, 같은 인간으로서 실험물리학자들을 이해하는 시간을 가질 수 있는 것이다.

교양 이과서적엔 대부분 이론 물리학자들에 대한 내용이 실려있다.

그러나 저자를 통해 실험물리학이 어떻게 이뤄지는지도 조금이나마 알게되었고, 또 이러한 실험의 어려움 또한 알아가면서(특히 18세기에 채취된 납을 구하는 과정이 상당히 인상깊게 남았다.) 상대적으로 이론 물리학자들에 비해 뒤에 위치한 이들에 대해 한 번 더 생각해보는 계기를 가질 수 있었다.

+

1. 책을 읽는 내내 개인적으론 4년이란 시간동안 일반인은 쉽게 가지 못하는 오지를 어려움을 무릎쓰고 여행한 저자의 자유로움과 용기가 매우 부러울 뿐이었다.

2. 책 내용과 무관히 이 책의 좋은 점은 저자와 역자 모두가 능력있는 공학인으로서, 관련 내용들을 일반 언어로 풀어낼 수 있는 필력까지 겸비하고 있는 분들이라는 것이다. 덕분에 학문적인 설명이 가미된 부분들 역시 편안하게 읽을 수 있었다.

3. 물리학적 내용에 관한 참고사항에 대하여는 먼저 리뷰를 작성하신 하늘 여시님께서 몇몇 사이트를 정리해 놓으셨는데, (개인적으로 전혀 모르는 분이고, 그저 리뷰만 보았을 뿐이다.-_-) 교양 물리학에 대해 잘 알지 못하시는 분 중 교양 물리학에 관심이 생기셔서 책을 더 깊이있게 이해하고 싶으신 분들은 이 분이 리뷰에 걸어놓은 링크를 참고하면 좋을 것 같다.  http://blog.yes24.com/document/5648043

개인적으로 이책을 논평할 입장은 아니다. 이책의 제목에서 알 수 있듯이 이책은 물리학의 첨단에 대해서 다루기 때문이다. 그런데 그 첨단이라는 것이 물리학의 해결되지 않은 문제들에 대한 것이니 물리학 전공도 아니고 물리학에 대해 잘 알지도 못하는 사람이 평가할 수 있는 책이 아니다. 하기야 그것이 나만 그런 것은 아니다.

“조지와 그레이시는 기나긴 우주여행을 끝내고 드디어 지구로 귀환하여 오랜만에 휴식을 즐겼다. 이들은 술집에서 만나 우주여행에 관한 대화를 나누면서 지구의 포근함을 한껏 누릴 수 잇었다.조지는 바텐더에세 자신이 늘 마시건 파파야주스를 달라고 하면서 그레이시를 위해 토닉워터를 탄 보드카를 추가로 주문했다. 그런데 조지가 막 시가를 한 모금 빨아들이던 순간, 시가가 갑자기 사라졌다! 어디서도 시가를 찾을 수 없었다. 그런 조지를 보고 놀란 그레이시는 주변을 둘러보았다. 그랬더니 조지가 앉아 있던 의자 뒤편의 카운터에 문제의 시가가 놓여 있는 것이 아닌가! 시가가 대체 왜 저지기 있지? 내 뒷머리를 뚫고 지나간 건가? 그러나 뒤통수에 구멍은 없었다.

조지는 유리잔에 담겨나온 파파야주스를 바라보았다. 그런데 거기에 떠 있는 얼음조각들이 마구 출렁대면서 서로 정신없이 부딪치고 있는 게 아닌가! 그레이시의 보드카 잔에 있는 얼음조각들은 더 격렬하게 난리를 치고 있었다. 그러나 그 다음에 벌어진 일에 비하면 이건 아무 것도 아니었다. 둘이 잔을 바라보는 사이에 얼음조각 하나가 유리잔의 옆면을 ‘빠져나와’ 바닥에 떨어졋다. 유리잔은 멀쩡했다.

조지가 입을 열었다. ‘아무래도 우리가 우주공간에 너무 오래 있었나봐. 이런 말도 안되는 환상이 보이다니…” 그들은 술집을 나왔다. 그런데 그들이 술집에서 나올 때 통과한 문은 사실 진짜 문이 아니라 견고한 벽에 문처럼 그려놓은 그림이었다.”(브라이언 그린)

이 해괴한 풍경은 양자역학이 연구하는 소립자의 세계를 의인화한 것이다. 에너지이면 물질이기도 한 소립자 세계에선 순간이동을 하거나 벽을 뚫고 지나가는 일은 일상사일 뿐이다. 그렇기 때문에 파인만은 이렇게 말햇다. “상대성이론을 제대로 이해하는 사람이 전 세계에 12명뿐이라는 기사가 뉴스로 보도되던 시절이 있었다. 나는 그 보도가 사실과 다르다고 믿는다. 아인슈타인이 자신의 논문을 세상에 발표하기 전에 그 내용을 이해하는 사람이 전 세계에 단 한 명뿐어었던 시절은 있었을 것이다. 그러나 논문이 공개되고 난 후에는 많은 사람들이 다양한 방식으로 상대성이론을 이해하고 있었다. 모르긴 몰라도 12명은 분명 과소평가된 수치이다. 그러나 양자역학은 사정이 전혀 다르다. 나는 현재 이 세상에 양자역학을 제대로 이해하고 잇는 사람이 단 한 명도 없다고 자신 잇게 말할 수 있다.”

파인만도 이해하지 못하는 세상을 이해하지 못하는 것은 당연한 일이다. 그리고 그 당연함은 이책이 소개하는 세계에선 더하다. 상대성이론과 양자역학이 물리학의 표준이 된 이후 물리학의 과제는 두 표준이론을 하나로 연결하는 것이었다. 문제는 그것이 지금까지 그다지 성공적이지 못하다는 것이다. 이책이 다루는 것은 그 두 이론의 통합이란 물리학의 화두이다. 더 구체적으로는 양자역학의 해괴한 세계가 우주론의 규모로 확대된 세계이다.

초끈이론은 그 해괴한 우주를 설명하는 유력한 후보 중 하나이다. 그러나 많은 물리학자들이 불평하듯이 초끈이론은 실험으로 증명되지 않고 있다. 초끈이론은 우주의 통합이론이 되려는 야심에서 태어났다. 그러나 “끈 이론이 원하던 대단원은 그 기미조차 전혀 보이지 않는다. 일부 물리학자들의 경우 점점 우주의 모든 것을 몇 개의 방정식으로 유도할 수 있다는 생각을 포기하고 있다. 끈 이론 자체는 실험적으로 증명되는 것과는 거리가 멀기 때문에 많은 물리학자들은 불가능하지는 않더라도 진지하게 끈 이론의 효과를 고려하는 게 어려운 일이라는 것을 알고 있다.”

저자가 이 책을 쓸 결심을 한 것은 학회에서 노벨상 수상자가 이런 말을 했을 때였다.  “제가 이야기할 수 있는 것은 우리가 이 문제에 대해 고민하고 있다는 것뿐입니다. 현재 물리학에서 가장 중요한 문제는 끈 이론입니다. 끈 이론으로 관측 가능한 과학을 만들 수 있을까요? 오직 실험만이 이 막다른 골목을 뚫고 나갈 것입니다.”

현재 물리학의 현실을 저자는 이렇게 요약한다. “이론 물리학자들은 현재 무제한의 자유가 허락된 상태다. 아이디어는 넘쳐나고 어림짐작의 바다에서 표류하고 있다.” 물리학이 활력에 넘치던 시절, 멀리 갈 것도 없이 상대성이론과 양자역학이 태어난 시절에는 이렇지 않았다. “물리학의 위대한 발전은 이론이 실험과 보조를 맞췄을 때 이뤄졌다. 때로 이론이 먼저 나오기도 했고 때로는 그 반대이기도 했다. 실험 물리학자들과 이론 물리학자들은 1900년대 초반에서 중반까지 양자역학을 만들어 가면서 서로 경쟁하며 앞서거니 뒤서거니 했다. 이론과 실험이 공동연구를 펼쳤던 1960년대와 1970년대는 두 분야 모두에 풍요로운 때였다. 그러나 활기찼던 이 상호작용은 현재 고착상태에 머물러 있다.”

이론과 실험이 따로 노는 현재에서 저자가 이책에서 물으려는 것은 이것이다. “우주론과 입자 물리학의 다음 세대 실험이 이론을 현실에 정박시킬 수 있을까? 이책은 그 답을 얻기 위한 도전이다.”

저자는 그 답을 얻기 위해 실험물리학의 최전선을 찾아 세계 곳곳을 누빈다. 이책은 저자가 지구의 북극에서 남극까지 찾아다니며 확인한 실험물리학의 현재를 기록한 것이다.

달리 말하자면 이책의 저자가 찾아다니며 기록한 것은 현재 물리학에서 해결하려는 문제들을 알고 있어야만 이해할 수 있다는 말이다. 질문 자체를 이해하지 못하는데 저자가 어떤 답을 찾으려는지 어떻게 알겠는가? 그렇기에 이책은 물리학에 대한 이해가 전제되지 않으면 단순한 기행문에 불과하게 된다. 물론 이책은 남극점의 절대적 고요와 바이칼호의 겨울, 폐광의 절대적 어두움, 사막의 적막함 같은 장소들에 관한 훌륭한 기행문으로 읽을 수도 있다. 그러나 이책이 전제하는 질문을 이해하지 못한다면 이책을 따라 읽는 것 자체가 힘들다. 최소한 앞에서 인용한 브라이언 그린의 책 두권 정도는 읽었다면 어느 정도 이책을 따라 읽을 수는 있을 것이다. 그러나 이책의 저자가 던지는 그리고 저자가 찾아가는 장소에서 만나는 실험물리학자들이 왜 그런 오지의 난관을 이기고 그런 실험을 하려는지 그 질문을 이해하지 못한다면 이책은 권할만한 책은 아니다.