⟪파인만의 여섯가지 물리이야기⟫ 책에는 폴 데이비스의 서문이 실려있습니다. 그가 말하는 파인만은 이런 사람입니다.

파인만의 강의에서 가장 놀라운 것은, 수학이나 전문용어를 어지럽게 늘어놓지 않고 지극히 일상적인 사례들로부터 최첨단의 물리 개념을 자연스럽게 이끌어 낸다는 점이다. 자질구레한 설명을 모두 생략한 채로 물리학의 심오한 이론을 일상사에서 유추해내는 능력이야 말로 파인만의 전매특허이다.

유시민 작가는 ＜알쓸신잡3＞에서 김상욱 박사를 이렇게 설명합니다.

김상욱에게 배웠다면 물리를 다정하게 대했을 텐데

떨림과 울림 물리학자 김상욱이 바라본 우주와 세계 그리고 우리
김상욱 저 | 동아시아 | 2018년 11월 07일

저자는 서문에서 책을 쓴 이유를 다음과 같이 말합니다.

나는 이 책에서 물리학의 가장 기본이 되는 개념들을 소개하려고 한다. 내가 보는 물리의 모습을 사람들에게 말해주려고 한다.(중략)
이 책은 물리학이 인간적으로 보이길 바라는 마음으로 썼다. 인문학의 느낌으로 물리를 이야기해보려고 했다. 나는 물리학자다. 아무리 이런 노력을 했어도 한계는 뚜렷하다. 그래도 진심은 전해지리라 믿는다. 내가 물리학을 공부하며 느꼈던 설렘이 다른 이들에게 떨림으로 전해지길 바란다. 울림은 독자의 몫이다.7쪽

우주는 떨림이라고 합니다. 정지한 것들은 모두 떨고 있습니다. 피라미드도 떨고 있고, 공기도 떨고, 빛도 떤다고 합니다. 볼수 없는 떨림으로 가득하다는 것입니다. 물론 볼 수 있는 떨림, 느낄 수 있는 떨림도 있습니다. 또, 인간은 울림이라고 합니다. 마음을 울리고, 심장을 울리고, 머릿속의 사이렌을 울립니다. 떨림에 울림으로 반응하고 울림은 또 다른 떨림으로 답을 합니다. 이 책은 물리의 개념들을 떨림과 울림으로 비유하여 설명하고 있습니다.

책은 총 4부로 구성되어 있습니다. 빛, 시공간, 우주, 원자, 전자를 소개한 부분은 우리가 태어난 존재를 이야기 합니다. 최소작용의 원리, 카오스, 엔트로피, 양자역학, 이중성은 우리가 산다는 것, 공간을 본다는 것에 촛점이 맞춰집니다. 중력, 전자기력, 멕스웰 방정식, 환원·창발, 응집물리는 관계에 대한 설명이며, 세계는 힘들이 경합하는 것이라고 합니다. 에너지, F=ma, 단진동, 인간을 소개한 마지막 4부는 과학의 언어로 세계를 읽는 법을 소개하고 있습니다.

물리에서 핵심을 다루는 이론을 하나하나 설명합니다. 철학적인 명언, 책이야기, 영화이야기가 같이 어우러집니다. 어려운 용어를 존재, 삶, 죽음 같은 철학적인 단어와 연결하고 세계에 관한 생각 및 그 범위를 우주까지 확장하기 위해 책과 영화를 가져옵니다. 물리라는 새로운 언어로 기존 관점을 넒게 만들어 줍니다. 하나하나 읽다 보면 새로운 질문이 생기는 것을 느낄 수 있습니다.

⟪퀀텀리프⟫(임춘성 저, 쌤앤파커스)에는 다음과 같은 말이 나옵니다.

‘물리物理’라는 것은 모든 사물의 이치이고 ‘역학力學’은 물질이 움직이는 원리이니, 이들은 우리가 살아가는 세계에 대한 가장 근본적인 사실에 관한 상식이자 믿음입니다. 그런데 뉴턴의 고전물리학에서부터 이를 확장한 아인슈타인의 일반상대성이론을 비웃으며 등장한 새로운 물리학, 전혀 새로운 역학이론이 있습니다. 물질의 입자가 연속적으로 흘러가지 않고 마치 귀신처럼 한 지점에서 다른 지점으로 순간이동을 하는 형태가 가능하다는 이론입니다. 이름 하여 ‘양자역학quantum mechanics.’ 우리의 그간의 상식, 신념, 학식을 송두리째 흔드는, 아직도 우리가 진정으로 이 세상과 사물을 다 알지 못한다고 충고하는 물리학 아닌 물리학 입니다.

책의 저자는 이런 양자역학을 공부하는 과학자 김상욱입니다. 고전역학과 양자역학의 경계에서 일어나는 물리에 관심이 많다고 합니다. 다른 사람들과 앎을 공유하는 것을 행복하게 생각하는 것 같습니다. 과학을 대중적으로 알리기 위해 책도 이미 두권을 내었습니다. 다만 직접적으로 알게 된건 TV프로그램 ＜알쓸신잡3＞이라고 생각합니다.

어려운 학문을 쉽게 설명하는 책들이 많이 나옵니다. 그만큼 대중에게 다가가기 위한 노력일 것입니다. 알고 있는 것을 쉬운 언어로 남들이 이해할 수 있게 글을 적는 것. 그 자체가 본인의 지식을 한단계 향상시키는 일이기도 합니다. 과학자들의 이런 노력이 계속 되었으면 합니다.

필자가 과학자로 훈련을 받는 동안, 뼈에 사무치게 배운 것은 모르는 것을 모른다고 인정하는 태도였다. 모를 때 아는 체하는 것은 금기 중의 금기다. 또한 내가 안다고 할 때, 그것이 정확히 무엇을 의미하는지 물질적 증거를 들어가며 설명할 수 있어야 했다. 우리는 이것을 과학적 태도라고 부른다. 이런 의미에서 과학은 지식의 집학체가 아니라 세상을 대하는 태도이자 사고방식이다.268쪽

책은 물리학에 대한 입문서적으로 분류할 수 있지만, 글을 쓰는 사람에게 ‘과학책은 이렇게 쓰는 것이다’라고도 알려주는 것 같습니다.

책의 띠지에 나온 글을 다시 한번 보게 됩니다.

이토록 근사한 과학의 언어를 가만히 읊어준다.

'어둠은 우주를 빈틈없이 채우고 있으며, 어둠이 없는 비좁은 간극으로 가녀린 별빛이 달린다.'(23쪽)

너무도 아름다운 이 문장은 문학적이지만 은유가 아닌 팩트의 기술이다. '파동임에 틀림없는 빛이 입자의 성질을 갖는다.'(134쪽) 빛이 입자이기 때문에 '비좁은 간극으로 가녀린 별빛이 달린다'는 아름다운 문장이 탄생하는 것이다.

이 ＜떨림과 울림＞을 한번 읽었을 때 알쏭달쏭하기만한 물리 이야기를 어떻게 풀어야 할지 몰랐다. 각 장은 이해가 되는 듯 시작했다가 알 수 없이 마무리가 되었다. 리뷰는 써야겠기에 처음부터 다시 읽기 시작했다. 그때 23쪽의 문장이 마음에 들어왔다. 물리에서 떨림, 울림, 설렘을 느끼는 저자의 마음을 조금 이해할 수 있었다. 내가 물리는 이해하지 못하더라도 저자가 이 글을 쓰고자 했던 마음은 이해해야 뭐라도 적어낼 수 있지 않겠는가?

저자는 이렇게 말한다. '나는 이 책에서 물리학의 가장 기본이 되는 개념들을 소개하려고 한다.'(7쪽) 저자가 말했듯 한계는 있었지만 진심은 분명히 전해졌다. 아무리 되뇌어도 감동이 줄지 않는 '... 어둠이 없는 비좁은 간극으로 가녀린 별빛이 달린다.'라는 한 줄이 읽는 이의 마음을 울린다.

첫번째 이야기는 우주의 놀라운 사건이자 우주의 시작이 되는 138억년 전의 빅뱅으로 시작한다. 이 사건은로 빛이 탄생한다. 그와 함게 시공간이 탄생한다. 빛은 탄생하면서 공명하고, 색을 가지며, 속도를 가졌다. 재밌고 흥미로운 것은 여기까지였다. 시공간에서부터 알쏭달쏭해지는데, 물리학의 가장 기본이 되는 개념일 뿐인데도 명확하게 알아 먹을 수가 없었다. 빅뱅 이후로 우주라는 공간은 일정한 속도로 팽창한다고 한다. 그런데 시간은? 우리는 시간이 존재하지 않는 상황을 경험한 적이 없으므로, 시간은 계속 흐르고 어느 순간 공간이 생겨난 것이라고 의문을 가질 수 있다. '사실 빅뱅의 이론적 기반은 아인슈타인의 상대성이론이다. 빅뱅, 그러니까 시간과 공간이 한 점에서 출발했다는 것은 상대성이론의 방정식을 수학적으로 풀었을 때 가능한 답의 하나에 불과하다. 놀랍게도 이 이론은 시간과 공간 그 자체를 다룬다.'(27~29쪽) '엄밀히 말해서 이것(상대성이론)은 시간과 공간 그 자체가 아니라 시간과 공간을 기술하는 물리량을 의미한다. 우리가 알 수 있는 것은 이것 뿐이니까. 우리가 느끼는 시간과 공간은 측정 결과 얻어진 결과물이다.'(29쪽) '실제 아인슈타인의 장방정식은 시공간의 기학적인 모양을 기술한다. 빅뱅의 순간 시공간은 '점'이라는 도형이 된다. 그러니 이 순간 시간도 생겨난 것이다.'(30쪽)

빅뱅 이전의 시간이 1초일 수도 있고 빅뱅 이후의 지금까지의 시간의 두 배일 수도 있다고 나(저자와 독자인 나의 구분)는 생각한다. 시작점을 만들고 싶은 것은 인간의 뜻일까, 아니면 신의 뜻일까?

이 우주에 대한 물리학 이야기 중에서 흥미로운 것은 맥스웰 방정식(174~184쪽)이었는데 현재 우리가 누리는 문명의 기반이 되기 때문이다. 아무래도 가장 많이 접하는, 밀접한 물리 이야기에 관심이 가게 된다.

'현재 우리는 전기에 기반을 둔 문명 속에 살고 있다. 맥스웰 방정식은 모든 전기현상을 네 개의 방정식으로 정리한 것이다. 이 방정식은 전기장과 자기장을 기술한다.'(175쪽) 하며 전자기파의 기작에 대해 설명해준다. 저자는 겨울철 정전기가 튈 때 우리는 '전하'의 존재를 느낄 수 있다고 설명한다. 그리고 그에 따른 따끔한 통증이 '전기장'이라고 한다. 전하는 전기장을 만들고, 전하가 흐르면 전류가 되고, 전류는 자기장을 만든다고 한다. 또한 자기장이 시간에 따라 변해도 전기장이 만들어진다. 마찬가지로 전기장이 변해도 자기장이 만들어진다. 전하나 전류 없이 전기장과 자기장이 서로를 만들어 가며 공간으로 진행하는 것이 전자기파다. 전자기파는 빛이다. 맥스웰 방정식으로 눈에 보이지 않는 빛, 즉 전파가 존재한다는 사실을 알게 되었다고 한다. 맥스웰의 전자기파를 실험으로 확인한 사람이 하인리히 헤르츠로 우리가 아는 89.1MHz(메가헤르츠)할 때 헤르츠라고 한다. 헤르츠가 사람이름이었다는 것도 참으로 흥미로웠다. 방송이 시작되고 전화기가 생기고 하는 것이 이 맥스웰 방정식 덕분이라니 흥미롭고 고마운 마음이 들었다. 전기장을 저장하는 축전기C, 자기장을 저장하는 코일L을 서로 연결해주면 송수신기가 된다고 한다. 이 'LC 공진회로'가 모든 핸드폰에 들어있어 우리가 현재의 현대문명을 누릴 수 있다.

'지금까지 우리는 기본입자에서 분자, 인간을 거쳐 태양과 은하에 이르는 우주의 모든 존재와 사건을 훑어봤다. 결국 물리학이 우주에 대해 우리에게 무엇을 말해주는 걸까? 물리는 한마디로 우주에 의미가 없다고 이야기해준다. 우주는 법칙에 따라 움직인다. 뜻하지 않은 복잡성이 운동에 영향을 줄 수도 있지만 거기에 어떤 의도나 목적은 없다. 생명체는 정교한 분자화학기계에 불과하다.'(250쪽)

이 알아먹기 힘든 물리 이야기를 다 읽어낸(그것도 두 번이나) 결과가 이것이라는 것은 참으로 유감스러운 일이 아닐 수 없다. 물리학자에게 수식으로 증명되지 않는 것은 모두 무의미한 것인가 보다. 의미, 마음, 감정, 사랑, 기쁨, 아름다움, 희망 등등등의 것들 말이다.

'인공지능의 시대를 맞이하며, 우리는 기계가 인간의 감정을 가질 수 있을까, 기계가 우리를 지배할 수 있을까 걱정하는 수준을 넘어서야 한다. 인공지능이 도달한 의식은 우리가 상상조차 해보지 못한 모습일지도 모른다. 금붕어가 상대성이론을 상상할 수 없듯이 말이다.'(212쪽)라고 저자는 말한다. 그런데 지능만 높고 감성이 부족한 인간의 모습이 말해주듯 지능만 가진 것에는 한계가 있다. 기계가 인간의 감정을 갖지 못하고, 스마트폰이 갖는 의미, TV가 갖는 의미, 이 우주의 의미, 밤하늘에 빛나는 별들의 의미 등등의 '의미'를 모를 때는 무엇이 소용에 닿을 수 있겠는가. 외면 받을 때 그것은 아무 것도 아닌 것이 된다.

'인간과 기계의 경계를 지우는 것은 인간과 신의 경계를 모호하게 하는 것이다.'(207쪽) 물리가 수식으로 증명되지 않는 것들을 외면할 때 기계는 인간이 될 수 없고 경계는 영원할 것이다. 인간이 신을 외면할 때 신을 영원히 알 수 없는 것이다. 문명의 이기는 우리를 풍요롭게 하고 편리하게 한다. 그러나 우리는 이것들 없이도 산적이 있다. 우리가 살아갈 수 없게 되는 것은 수식으로 증명하지 못하는 것들이 존재하지 않게 될 때이다. 저자는 '어둠이 없는 비좁은 간극으로 가녀린 별빛이 달린다.'고 저 우주의 밤하늘을 설명할 때 인간의 마음을 울릴 수 있다는 것을 잊지 말아야 할 것 같다. 베르베르 베르나르의 ＜개미＞에서 주인공 개미 103호가 인간에게 말했듯이 인류애(사랑)과 예술이라는 무상과 무용한 것에 대한 아름다움을 추구할 때 인간에게 희망이 있는 것이다.

책의 제목만 보았을 때는 개인적인 체험과 그에 대한 소감을 주로 다룬 내용의 에세이집이 아닌가 생각했었다. 그러나 제목의 ＜떨림과 진동＞은 물리 현상의 기본적인 개념인 ‘진동’과 ‘공명’을 풀어서 쓴 것에 불과한 표현이었다. 그래서 부제도 ‘물리학자 김상욱이 바라본 우주와 세계 그리고 우리’라고 붙였으며, 저자는 예전에 TV의 ‘알쓸신잡’이라는 프로그램에 출현한 바 있는 인물이었다. 당시에도 다양한 사람들과 어울려 물리학을 비롯한 자연과학에 대해서 알기 쉽게 설명하는 것이 매우 인상적으로 받아들여졌었다. 

사전적으로 ‘물리(物理)’는 자연의 물리적 성질과 현상이나 구조 등을 연구하고 물질들 사이의 관계와 법칙을 밝히는 자연과학의 한 부문이라 풀이되고 있다. 의미로만 본다면, 우리가 생활하는 모든 것에서 물리적 현상을 발견할 수 있다고 할 것이다. 저자 역시 물리학은 인간의 삶과 밀접한 관계가 있다는 것을 강조하면서, 까다로운 공식이나 규칙 등을 앞세우지 않고 보다 쉽게 물리적 현상을 설명하려고 노력하고 있다. 물론 자연과학적 소양이 부족한 사람에게는 여전히 어렵게 느껴지는 측면이 적지 않지만, 그나마 저자의 쉬운 안내를 통해서 한걸음 보다 가까이 갈 수 있었다고 평가하고 싶다.

저자는 ‘물리는 지구가 돈다는 발견에서 시작되었다’고 설명하고 있다. ‘우주의 본질을 보려면 인간의 모든 상식과 편견을 버려야’ 하며, ‘그래서 물리는 처음부터 인간을 배제’해야 한다는 것을 강조한다. 저자가 일간지에 연재했던 글을 기초로 하여, 다른 매체에 기고한 글들을 함께 엮어 ‘물리학의 기본이 되는 개념들을 소개하’고자 했음을 ‘프롤로그’에서 밝히고 있다. 그래서인지 자연과학을 여전히 어렵게 생각하는 나에게도 흥미를 유발하는 부분이 적지 않았음을 말하고자 한다. 

전체 4부로 이뤄진 이 책의 목차에서, 1부는 ‘분주한 존재들 -138억년 전 그날 이후, 우리는 우리가 되었다’라는 제목의 이른바 빅히스토리에 대한 주제를 다루고 있었다. 각각 ‘빛’, ‘시공간’, ‘우주’, ‘원자’, 그리고 ‘전자’ 등을 주제로 하여 물리학의 기초가 되는 개념들을 설명하고 있었다. 딱딱한 개념 위주의 정리가 아닌, 일상에서 만날 수 있는 예를 들어 쉬운 용어로 설명하고 있다는 것이 가장 특징적인 면이라 하겠다. 다음 2부는 ‘시간을 산다는 것, 공간을 본다는 것 -세계를 해석하는 일에 관하여’라는 제목으로 시간과 공간의 개념과 측정 단위 등에 대해서 상세히 설명하고 있다. 여기서 다루는 주제들은 ‘최소 작용의 원리’, ‘카오스’, ‘엔트로피’, ‘양자역학’, 그리고 ‘이중성’ 등 물리학 교재에서 자주 보았던 용어들과 그에 관한 설명들이었다.

3부는 ‘관계에 관하여 -힘들이 경합하는 세계’라는 제목으로, 물리 현상에서 물질들의 상호 관계에서 발생하는 역학을 설명하고 있다. 여기에는 ‘중력’, ‘전자기력’, ‘맥스웰 방정식’, ‘환원/창발’, 그리고 ‘응집물리’ 등이다. 아마도 본격적인 물리학의 영역이다 보니, 이 부분에서는 조금은 어렵게 느껴졌던 것이 사실이다. 마지막 4부는 ‘우주는 떨림과 울림 -과학의 언어로 세계를 읽는 법’이라는 제목으로, 인간이 세계를 해석하는 관점에 대해서 다루고 있다. ‘에너지’, ‘F=ma’, ‘단진동’, 그리고 ‘인간’이란 주제어를 통해 물리학적 관점을 설명하고 있었다. 여기에 부록으로 ‘지식에서 태도로 -불투명한 세계에서 이론물리학자로 산다는 것’이란 글을 통해, 과학자로서의 자세와 태도에 대해서 성찰적인 면모를 보여주고 있었다. 

자연과학 분야의 책임에도 나름 재미있게 읽었다고 생각한다. 물론 앞에서도 밝혔듯이 여전히 물리학의 개념이나 수식 등을 설명할 때는 이해되지 않은 채로 책을 넘기기도 했다. 그럼에도 독자들이 용어나 설명 등에 대해 보다 쉽게 이해할 수 있도록, 고려하여 서술한 점은 분명히 저자가 지닌 장점이라고 할 수 있다. 이 책을 읽은 시점에서 이제는 물리학에 대해서 마냥 두려워만 할 것이 아니라, 조금은 쉽게 이해할 수 있는 계기가 되었음을 확인할 수 있었다. 그래서 나에게는 저자와는 또 다른 의미로 이 책이 물리학을 이해할 수 있는 ＜떨림과 울림＞으로 다가왔다고 생각한다.(차니)

김상욱, 김대식, 전중환은 대학교수이자 내가 요즘 자주 읽는 대중과학서의 저자들이다. 내가 이들이 쓴 책을 학창시절에 교과서 삼아 공부했다면 천문학자나 물리학자가 되겠다고 마음먹었을지도 모른다. 물론, 과학에 아예 초심자라면 약간의 진입장벽을 느낄 수도 있겠지만, 중고생 정도의 과학 상식을 가진 독자라면 누구나 각자의 수준에 맞게 과학의 재미를 맛보게 해주는 안내자 들이다. 어려운 부분과 마주친다면 과감히 넘어가도 전체를 즐기는 데는 별 영향이 없다.

최근에 과학적 지식을 조금씩 늘려가는데 재미를 붙이다 보니 가끔 초등학생 딸에게 주제 하나를 정해서 과학 상식 이야기를 들려주곤 한다. 책에서 읽은 내용 중 기억나는 것들을 대충 얘기해 주는데, 실제로 읽을 때는 쏙쏙 이해가 되던 내용이 아이에게 설명해 주려니 잘 되지 않는다. 내가 다 이해하고 넘어갔다고 생각했던 게 아직 한참은 멀은 거였다. 다른 사람에게 지식을 전달하려면 많은 부분을 암기 내지는 기억해두어야 하는데 쉽지 않은 일이다.

그래서, 최근에 책을 읽을 때는 내용을 초등학생 딸에게 설명해 준다고 생각하고 읽는다. 재미있는 이야기, 지식, 정보 등은 읽으면서 머리 한편에 잘 기억나도록 정리해 둔다. 그러다 보니, 일단 책을 읽는 집중도가 높아지고, 콩나물시루에 물이 빠져나가듯 기억 속에 구멍이 숭숭 나는 것을 방지할 수 있다. 아이와도 양질의 시간을 함께 보낼 수 있다. 솔직히 아이가 초등학교 고학년이 되니 예전처럼 뒹굴고 몸으로 노는 데도 한계가 있던 차에 말이다.

최근에는 지구, 우주, 빅뱅과 같은 천문학에 대한 이야기를 주제로 삼곤 한다. 과학을 공부가 아닌 재미로 접근하기에는 더없이 좋은 내용들이다. 처음에는 그냥 재미 삼아 이야기를 들려주며 시간을 보냈다. 그러다가 아이의 질문에 답하기 위해 책을 다시 찾아보게 되고, 이전에 설익게 이해했던 부분이나 조각난 지식의 퍼즐이 맞춰지는 듯한 경험도 하게 된다. 이제는 딸에게 이야기를 들려준다는 핑계로 좀 더 정리된 지식의 형태로 머릿속을 채울 수 있게 된 것이다.

이번 책 김상욱의 ＜떨림과 울림＞에서는 딸아이에게 들려줄 만한 이야기로 아주 딱 좋은 두 개의 주제가 있어 딸에게 이야기하기 앞서 정리해본다. 주제는 에너지불변의 법칙과 산소이다.

에너지는 불변한다. 다만 순환할 뿐이다. 예를 들어보자. 내가 공을 높이 던지면 공은 얼마 안 가서 땅으로 쿵 소리를 내며 떨어진다. 공의 낙하하는 운동에너지가 바닥에 떨어지면서 열에너지와 소리에너지로 바뀐 거다. 공의 운동에너지는 어디서 왔나? 내가 공을 들어 높이 던질 때 내 몸의 에너지 일부를 쓰면서 공의 운동에너지를 증가시킨다. 내게 있던 에너지가 공에게 전달된 것이다. 그럼 내가 사용한 에너지는 어디서 왔을까? 내가 사용하는 에너지는 호흡을 통해 들이킨 산소가 내 몸을 구성하는 세포 내의 당을 태워서 만들어낸다. 대부분의 당, 즉 유기물은 내가 섭취한 식물이나 동물에서 온다. 동물도 결국 식물에서 에너지를 얻는다. 식물은 어떻게 에너지를 만들까? 식물은 태양으로부터 광합성을 통해 에너지를 만든다. 모든 에너지와 힘의 근원은 태양이다. 이런 태양조차도 에너지가 거저 생기는 것은 아니다. 태양은 수소의 핵융합반응에 의해 에너지를 만든다. 그럼 수소는 어디서 왔나. 수소는 138억 년 전에 빅뱅에 의해 만들어졌다. 이 모든 에너지는 빅뱅으로부터 생겨나고 끊임없이 순환한다.

그럼, 우리 몸의 에너지는 어떻게 만들어질까? 우리는 호흡을 통해 산소를 들이마신다. 산소는 폐 속의 단백질의 일종인 헤모글로빈과 만난다. 헤모글로빈 내의 철에는 산소와 결합하기 좋은 딱 들어맞는 자리가 있다. 철은 산소를 만나면 산화되는데, 붉은색을 띤다. 철이 녹슬면 나오는 그 색이다. 헤모글로빈 내의 철은 산소를 만나 붉게 되는데, 이게 바로 피가 붉은 이유다. 피는 헤모글로빈 내의 산소를 온몸으로 전달하는데, 각 세포 내의 미토콘드리아에서 산소가 당을 태우게 되고 이를 통해 인간은 에너지를 얻는다.

김상욱 교수의 ＜떨림과 울림＞을 4년 만에 다시 펼쳐 들었을 때, 솔직히 좀 지루했다. 뼛속까지 문과이자 물알못인 내게 물리학 책은 여전히 거대한 장벽이었다. 처음 읽었을 때도 그랬지만 이번에도 여전히 수많은 공식과 개념 앞에서 좌절을 거듭했다. 특히 양자역학이며 특수상대성이론이며. 한글로 쓰여 있지만 외계어 같았다.

하지만 책을 읽어가면서 문득 깨달았다. 모든 것을 완벽하게 이해할 필요가 있을까. 그저 ‘이런 개념이 있구나. 그런 개념들이 현대 과학기술의 토대가 되었구나.’ 하는 정도만 알아도 괜찮지 않을까, 하며 스스로를 다독였다. 지루했던 책이 다르게 보이기 시작했다.

이 책은 단순히 지식을 나열하는 대신 일상의 경험과 문학적 소양을 기반으로 과학을 풀어낸다. 통계물리학의 상전이 개념을 세계대전에 비유하고, ＜이상한 나라의 앨리스＞에서 앨리스의 크기 변화를 통해 위상수학을 설명한다.

특히 원자의 운동을 문학적으로 비유한 부분이 재미있다.

헤모글로빈의 구조를 보면 정확히 산소 분자에 들어맞는 빈 공간을 가지고 있다. 질소나 염소 같은 다른 분자는 여기 들어갈 수 없다. 산소만을 위한 열쇠구멍이라고 보면 된다. 하지만 산소와 비슷한 크기의 분자가 오면 실수로 그 자리를 차지할 수도 있다. 일산화탄소가 그 예다. 일산화탄소는 산소 원자 한 개와 탄소 원자 한 개가 결합한 것으로 산소 원자만 두 개 결합한 산소 분자와 비슷하다. 로미오와 줄리엣 자리에 이몽룡과 성춘향이 들어간 셈이다. 이 때문에 일산화탄소는 독毒이다. 연탄가스를 마시면 죽는 이유다. 헤모글로빈을 통해 산소가 아니라 일산화탄소가 운반되기 때문이다. 반면, 일산화탄소와 이름이 비슷한 이산화탄소는 이런 문제가 없다. 이산화탄소는 산소 원자 두 개에 탄소 원자 한 개, 도합 원자 세 개가 모인 구조다. 산소 원자 두 개를 위한 공간에는 절대 들어갈 수 없다. 로미오와 줄리엣 자리에 삼총사가 들어갈 수 없는 것과 같다.

(p.53~54)

헤모글로빈의 산소 운반과 일산화탄소 중독의 차이를 이렇게 설명하다니. 처음엔 웃음이 났지만 동시에 화학적 반응의 원리를 직관적으로 이해할 수 있었다. 이렇게 일상의 경험과 문학적 상상력을 연결해 과학을 풀어내는 방식이 이 책이 매력 중 하나라고 생각한다.

현대 과학기술의 탄생을 기술하는 부분도 인상적이다.

뉴턴의 고전역학을 넘어 패러데이가 전자기장이라는 새로운 개념을 도입했고, 맥스웰이 그것을 완벽한 방정식으로 만들어 전자기파의 존재를 예측했다. 헤르츠는 이를 실험으로 증명하고, 이 원리를 이용하여 라디오, 티비, 휴대폰이 만들어졌다. 그리고 중간에 등장한 트랜지스터가 이 모든 기기들을 작고 효율적인 디지털 기기로 발전시켰다.

요약하면 간단하지만 얼마나 많은 노고가 있었겠는가. 공기처럼 당연히 쓰고 있는 전자제품들. 새삼 고마움이 느껴진다.

과학은 불확실성을 안고 가는 태도다. 충분한 물질적 증거가 없을 때, 불확실한 전망을 하며 나아가는 수밖에 없다. 과학의 진정한 힘은 결과의 정확한 예측에서 오는 것이 아니라 결과의 불확실성을 인정할 수 있는데서 온다. 결국, 과학이란 논리라기보다 경험이며, 이론이라기보다 실험이며, 확신하기보다 의심하는 것이며, 권위적이기보다 민주적인 것이다. 과학에 대한 관심이 우리 사회를 보다 합리적이고 민주적으로 만드는 기초가 되길 기원한다.

과학은 지식이 아니라 태도니까.

(p.269~270)

책을 다시 읽으며 나는 지식을 쌓기보다 세상을 바라보는 새로운 눈을 얻은 듯하다.

전에는 책을 많이 읽고 싶어서 오래 살고 싶다는 생각을 했었다. 이제 하나 더 늘었다. 앞으로 기술이 어디까지 발전할지 직접 보고 싶어서라도 오래 살고 싶다.

과학적 지식 뿐 아니라 호기심과 관찰, 사고의 즐거움, 삶을 바라보는 태도까지 함께 전달하는, ＜떨림과 울림＞. 어렵다고 느껴도 교수님의 직관과 비유를 따라가면 충분히 재미있게 배울 수 있다.

행여 이해하지 못하면 어떠랴.

저자의 마지막 말처럼 ‘과학은 지식이 아니라 태도’인 것을.

알쓸신잡3이 방영한 지 꽤나 오래 전이 되어버렸다. 이 책은 알쓸신잡3이 방영할 당시에 김상욱 교수님에 대해 알게 되고 그의 저술을 읽어보고 싶은 마음에 구입하였다. 그런데 이제서야 읽어보고 리뷰를 남기게 되었다.

우선 과학 저술이기는 하지만 이름부터 상당히 시적이다. '떨림과 울림'. 프롤로그를 보면 '우주는 떨림이다'로 시작하고 있다. 우주는 떨림으로 이해할 수 있고, 그 떨림이 곧 이 책을 읽는 독자들에게 울림으로 전해지기를 바라는 듯한 제목이다. 아주 마음에 들었다. 이 책을 읽으면 나 또한 우주의 떨림을 느끼며 울림을 받을 수 있을 것만 같았다.

마지막으로 과학을 공부했던 고등학교 시절은 벌써 10년이 되어가고, 과학 저술을 읽은 지도 상당히 오래되었기 때문에 이 책은 아주 오랜만에 접하는 과학 지식이었다. 처음 접하는 개념들은 낯설고 또 완전히 이해하기는 어려웠지만 중간중간 저자가 인문학적 관점에서 담아내는 은유적인 표현들이 친숙하면서도 어려운 내용들을 쉽게 풀어내고자 노력하고 있다는 느낌을 받았다. 

책은 4부로 구성되어 현대 과학에서 중요한 개념과 이론들을 집어가고 있으며, 부가 끝날 때마다 저자의 의견이 담긴 '더하는 글'이 수록되어 있다. 어떤 과학적 이론들은 이미 배워서 친숙하기 때문에 술술 읽혔지만 양자역학을 설명하는 부분에서 멈칫하기도 했다. 다행히도 리처드 파인만의 말에 따르면 '양자역학을 완전히 이해하는 사람은 아무도 없다'고 하니 약간의 위안은 된다. 인문학도로서 이 심오한 과학의 영역을 탐구하는 사람들이 경외스럽기까지 하다. 과학자가 아닌 이상 이러한 이론들을 전부 이해할 필요는 없기 때문에 이해하지 못하고 넘어가도 좋을 것이다. 저자의 필력에 따라 물흐르듯 읽어가며, 현재 이러한 과학 이론들이 발전해왔다는 것, 또 이러한 관점으로 우리가 속한 세상과 우주를 이해하는 저자의 시선을 이해하는 것만으로도 충분하다. 개인적으로는 우리가 보고 듣고 느끼며 인식하는 세계가 아주 작은 원자들의 결합에서부터 이루어진다는 것, 또 그 속에 떨림에서 비롯되는 아주 많은 움직임들이 숨어있다는 것에 경이로움을 느꼈다. 

이렇게 과학적 지식을 풀어내며 이야기를 풀어내던 저자는 책의 말미에 있는 부록에서 과학은 태도임을 말한다. 무지를 인정하면서 불확실성을 안고 가는 것, 이것이 저자가 말하는 과학이다. 일반적으로 과학이라고 하면 대부분 문과인 일반인들에게는 어렵게 느껴지지만 저자가 말하는 것처럼 지식에 대한 태도로써, 모른다는 것을 기꺼이 드러내고 받아들인다는 관점에서 과학을 이해한다면 누구나 과학자가 될 수 있을 것 같다.

저자가 전해주는 떨림이 내게는 울림으로 다가왔다. 꽤 오랫동안 과학과 거리를 두었던 내게 오랜만에 과학과 좀 더 친해지고 싶은 마음을 들게 해주는 그런 책이었다. 다른 과학 저술도 얼른 읽고 싶어진다.

물리학이 주는 세계의 분석.

물리학이 주는 진동의 물리는 무었인가?

2018년 나온 책이 역주행을 하고 있는 듯하다.

아마 저자가 주는 네임벨류와 출판사의 마케팅이 잘 맞아 덜어진 것이 아닌가 한다.

알지 못하는 기호들로 이루어진 법칙, 또 법칙...

내가 고등학교때 진로를 문과를 굳이 택한 이유는 수학이 표면적인 이유였고, 어문쪽으로 재능이 있다는 약간의 첨가가 있었지만 주요인은 화학과 물리... 가 첫 번째 이유였다...

이런 이유로 이과계열의 책은 멀리, 아주 멀리 하였는데.....

알쓸신잡을 통해 이야기하는 재주(?)보여준 과학자의 책이라 호기심을 갖고 구매를 했다.

사실, 이해하기가 쉽지 않은 부분이 많은건 사실이고... 자연현상을 기호와 수치로 나타낸 것에 대하여 과학을 하는 사람에게 경외감도 .....

우주와 철학은 왠지 비슷한 것 같다.

인강의 사유와 자연의 현상이 왜 이리 닮았는지... 한다.

  대학교때 물리를 전공한 나에게 '떨림과 울림(김상욱)'의 목차는 옛기억을 떠올리게 했다. 빛, 시공간, 엔트로피, 양자역학, 전자기력 등등 학부시절 익숙하게 접했던 단어들 그리고 지식의 숲에서 헤매는 젊은 시절의 나의 모습이 기억의 저편에서 쓱 올라왔다.

                                  

  책의 목차를 둘러보곤, 본론으로 바로 책장을 넘겼다. 첫장에서 부터 이책의 정체성을 의심하게 되었다. 과학책으로 분류를 해놓고 문장의 형식이 익숙했던 과학책과 많이 달랐다. 

  이런 문학적인 표현은 과학책에서 보기 힘들다. 또한 이전의 과학책들은 개념에 대한 설명과 예시를 통해 개념위주로 내용을 전개하였다면, 이책은 삶 속에서 과학을 녹이기 위해 노력한 저자의 생각이 담겨있다. 

  나역시 물리를 삶속에서 녹여서 사람들이 물리를 기본 교양처럼 생각하게 만들 수 있는 방법은 없을까 고민을 한 적이 있다. 그러다 나의 짧은 상식과 깊이 없는 지식에 번번히 무너져 버리고 말았다. 하지만 저자는 문학, 영화, 역사, 철학, 화학, 생명 등 다방면의 지식을 물리와 잘 관련지어 '교양 물리'로 이야기하는 재주가 있다.

 저자는 빛을 인식한 과정을 설명하고 난 다음 질문을 던진다.

  이 질문을 통해 과학의 역사는 의심으로 부터 시작했다는 주장과 함께 연달아 질문이 이어진다. 질문의 확장을 통해 양자역학의 대상이 되는 원자에 관한 질문까지 이어진다. 그리고 질문의 답을 구하기 위해 양자역학이 발전해 온 역사적 사실을 연달아 설명하면서 물리내용을 자연스럽게 소개한다. 어떻게 보면 저자의 능구렁이 같은 말솜씨에 넘어가는 것 같기도 하지만, 저자의 지식의 연결고리에는 스토리가 있기 때문에 읽으면서도 어색하다는 느낌이 없다.

  이 부분 말고도 책 중간에는 질문이 많이 나온다. 이책의 특징 중 하나라고 생각한다. 저자는 왜 이렇게 많은 질문을 던질까?하는 생각을 했다.

  먼저 드는 생각으로는 과학자로 가장 중요한 태도를 알려주기 위함이지 않을까라는 추측을 했다. 과학은 의심하고 질문을 던지는 것부터 시작한다. 질문을 계속 하다보면, 막혀서 더이상 설명이 되지 않는 부분이 연구의 시발점이 된다.

  두번째로는 질문을 통해 독자의 생각과 상상력을 자극하기 위함일 수도 있다. 저자는 독자에게 생각할 시간을 주기 위해 질문에 대해 바로 답을 제시하지 않는다. 이런 질문이 연속적으로 나올 때마다 물음표를 볼때마다, 나는 답을 찾아야 할 것 같은 느낌이 있다.  학교를 다니면서 물음에 답을 찾는 과정에 익숙하기 때문이다. 질문에 이런저런 생각을 하면서 책장을 또 넘기게 된다.

  이 책을 읽고 있으면, 주변 사람들이 물리내용이 어렵지 않냐고 물어본다. 물리를 전공한 사람이라 어렵지 않게 생각하지만, 비전공자는 용어에서 부터 낯설고 어색함을 느낄 순 있다. 하지만 저자는 의도는 물리적 개념을 설명하는 것이 아니다. 그러다 보니 개념에 대한 자세한 설명보다는 비유적인 표현을 통해 개념의 이해를 돕는다.

  도체와 부도체의 에너지띠에 전자 배치에 따른 특징을 소포에 있는 물건에 비유하여 설명하는 것 처럼 일상생활에서 쉽게 접할 수 있는 것에 비유하고 있다. 이책을 읽을 때 물리적 내용에 집중하기 보다는 물리를 어떻게 일상생활에서 느낄 수 있는지 초점을 맞추면 이책을 인문학 책으로 읽게된다. 이런 나의 주장에 뒷받침 해주는 부분이 있다. 각 챕터의 마지막에는 저자의 의미심장한 문장으로 항상 끝을 맺는다.

  한 문장으로만 보면 사실만 이야기하는 것 처럼 보일 수 있지만, 챕터를 다 읽고 행간의 의미를 파악하면 책을 읽는 나의 옆에서 삶의 진리를 이야기하는 저자의 모습을 상상하게 된다.

인간은 자신이 만든 상상의 체계 속에서 자신이 만든 행복이라는 상상을 누리며 의미 없는 우주를 행복하게 산다. 그래서 우주보다 인간이 더 경이롭다. / p. 251

과학에는 완전 문외한인 편이다. 직업부터 모든 면이 인문사회계열로 맞추어져 있으며, 지금까지 쭉 이어졌던 독서 습관을 보더라도 우울증을 뇌 과학으로 풀었던 서적 하나를 제외하면 비문학 서적은 전부 심리학으로 수렴되어 있기에 고로 과학은 거의 십 년 넘게 근처도 안 갔던 분야이다. 최근 재방송을 통해 보았던 응답하라 1988 제 4화에서 성보라가 성덕선에게 'F=ma'를 묻는 장면이 나오는데, 내 머리가 덕선이처럼 하얗게 되었다.

그러한 측면에서 봤을 때 김상욱 교수님의 '떨림과 울림'은 나에게 도전이었다. 11월부터 다른 분야의 책을 조금씩 읽자는 목표를 가지고 있었기에 고른 책이었지만 혹시나 전에 읽었던 SF 소설처럼 오랜 시간을 필요로 할 수도 있겠다는 생각에 두려움이 앞섰다.

그래도 절반은 기억하자는 생각으로 패기 넘치게 책을 읽게 되었다. 두려움과 다르게 무조건 과학에 대해 설명한 책이 아니라 어떤 부분은 철학, 또 어떤 부분은 사람이 살아가고 있는 삶과 연관지어 설명해 주시는 부분이 좋았다. 공감이 되는 부분도 많았고, 실제로 필사하게 된 부분도 있었다. 과학에 동질감이 느껴질 정도로 비슷한 부분도 있었다.

철학과 사회에 연관지어 친절하게 과학 이론을 설명해 주시지만 그것을 따라가기에는 부족한 이과 머리였기에 서술된 과학 이론을 이해하는 게 큰 난관이었다. 보면 바로 고개를 끄덕이게 되지만 끄덕이면서 입력된 정보가 전부 아래로 떨어지는 느낌이라고 해야 할까. 과학적인 지식은 그렇게 내 방바닥에 깔려 있다.

이 책을 읽고 난 후 내 목표처럼 절반 정도는 머리에서 사라진 느낌을 받았다. 아무리 철학과 사회에 비유를 한다고 해도 과학에 관련된 책이 이론의 비율을 따라갈 수 없을 테니 절반보다 더 많이 날아간 느낌이기는 하다. 머리로 이해하는 것보다는 마음으로 공감하는 것이 더 많이 남았던 책이었던 것 같다. 과학을 모르는 사람도 쉽게 나온 책이기는 하지만 내 머리가 그것을 따라가지 못해 스스로를 조금 한탄하게 되는 책이었던 것 같다. 조금 더 보태자면 김상욱 교수님께서 과학 이론을 설명하시기 전에 영화 내용으로 시작하시는 경우가 많았는데 이름만 들었거나 아예 모르는 영화였기 때문에 그 영화의 내용을 몰라 조금 더 깊이 이해하지 못했던 게 아쉽기는 했다. 아마 지속적인 재독을 통해 조금씩 정리하거나 책에 적힌 영화를 보고 나면 내 머리에도 입력할 수 있지 않을까 싶다. 지금 예정된 책을 읽고 나면 다시 도전해 3/4 이상을 이해할 수 있도록 새로운 목표에 달성할 수 있도록.