아인슈타인을 만든 과학자, 제임스 클러크 맥스웰
모든 물리학자들에게 맥스웰은 19세기가 낳은 가장 ‘마법 같은’ 인물이었다.
(타임스 문학 부록)

19세기 중반, 세계적인 물리학자들은 전기와 자기의 신비를 풀어내는 데 여념이 없었다. 오랫동안 수고를 했지만 두 현상은 얼키설키 복잡하게 이어져 있었고, 그 연결의 본질은 매우 미묘하고 애매해서 그들의 시도는 매번 실패로 끝나버렸다. 그 실패를 성공으로 거듭나게 한 자가 바로 제임스 맥스웰이다. 맥스웰은 움직이는 전류가 도체뿐만 아니라 모든 물질에서, 심지어 진공에서조차 존재할 수 있다는 놀랄 만한 예측을 했다. 그것이 전부가 아니었다. 전자기 이론은 자석이 흔들리거나 전류가 변화할 때마다 연못의 파문처럼 에너지 파동이 공간으로 퍼져나간다고 예측했다. 맥스웰은 그 파동의 속도를 계산해 그것이 바로 ‘광속’임을 밝혀냈다. 그는 전기와 자기, 그리고 빛을 결합시킨 과학자였다. 세상에서 가장 아름답고 완전한 법칙, 맥스웰의 전자기 이론은 아인슈타인의 ‘상대성원리’의 토대가 되어 20세기 물리학의 놀라운 성취를 이끌어낸 밑거름이 되었다.
물론 맥스웰은 전기와 자기에 전혀 손대지 않았다 해도 가장 위대한 과학자들과 어깨를 나란히 하는 데 손색이 없다. 빛깔 팽이와 빛깔 상자라는 실용 정신이 깃든 아름다운 발명품을 낳았고 세계 최초로 컬러 사진을 선보였으며, 토성 고리의 구조에 얽힌 비밀을 밝혀내기도 했다.
그가 이 땅에서 사라진 지 100년도 더 지난 지금, 우리는 맥스웰이 발견한 법칙으로 이루어진 부분을 수없이 마주대한다. 1965년 노벨물리학상을 받은 파인먼이 “19세기의 가장 중대한 사건은 맥스웰이 전자기 법칙을 발견한 일이다”라고 말했을 정도로 맥스웰은 위대한 업적을 남겼지만 짧은 생을 살다간 그는 뉴턴과 아인슈타인의 명성에 가려 대중적으로 알려지지 않았다. 대중적인 명성보다 따뜻하고 유쾌한 사람으로 기억되길 원했던 위대한 과학자, 제임스 클러크 맥스웰의 생애를 바로 이 책에서 확인할 수 있다.

맥스웰이 걸어간 따뜻한 삶의 흔적들

위엄 있는 수수함!
그것은 맥스웰이 선택한 삶의 방식이었다. 앎과 행함을 일치시키며 평생을 산 맥스웰은 만물의 근본에 아름다운 질서가 있음을 분명히 인식했고, 그 조화로운 세계를 네 개의 ‘맥스웰 방정식’에 온전히 담았다. 저자 역시 맥스웰의 성품을 드러내기 위해 어떤 위대한 업적에 화려한 공식을 쓰기보다 모든 사람들이 쉽게 읽을 수 있도록 소소한 일상과 업적을 부각시켰다. 저자는 맥스웰의 과학적 업적을 소개하는 대목에서 복잡한 수학적 계산과 방정식을 과감히

생략해 독자가 접근하기 쉽도록 썼다. 맥스웰의 모델이 형성되는 과정을 추적함으로써 수학을 모르더라도 맥스웰이 다다른 지점에 동일하게 이르도록 해주는 것이다. 아울러 그 업적의 현대적 의미를 밝혀 현대 과학에서 맥스웰이 차지하는 의미를 파악하도록 도왔다.맥스웰이 걸어간 삶의 자취를 단순히 ‘위대하다’라는 말로 표현하기엔 너무 부족하다. 진지함과 유쾌함을 동시에 가졌고 학문과 삶이 분리되지 않은 사람, 독자들은 존경과 애정을 동시에 느낄 또 한 사람을 만나게 된 것이기 때문이다.

철학 과학자, 대중적 명성을 내려놓다

나는 누군가가 실험하려는 것을 막으려 했던 적이 단 한 번도 없어. 그 사람이 자기가 바라는 것은 얻지 못해도 다른 무엇인가를 찾아낼 수 있을 테니까. (본문 중에서)


제임스 클러크 맥스웰은 자연과학, 특히 물리학의 역사에서 첫손에 꼽히는 인물은 아니다. 그 자리는 여전히 뉴턴과 아인슈타인이 차지하고 있다. 맥스웰은 물리학자 외의 사람들에게 거의 알려져 있지 않다. 그 이유는 무엇일까.
그는 시대를 앞서나간 사람이었다. 그의 전자기 이론이 이를 가장 잘 묘사한다. 1870년대는 맥스웰의 이론을 지지하지 않았다. 전자기 이론은 대부분의 사람을 쉽사리 당황하게 만드는 전혀 새로운 종류의 이론이었다. 전자기 이론의 모든 수학을 다 이해할 수 있는 사람들조차도 그의 이론이 아무런 역학적 설명을 제공하지 않는다는 이유로 신뢰를 보내지 않았다. 오히려 맥스웰이 그의 역학 이론과 더불어 살짝 미쳤다고 생각했다.
맥스웰이 세상을 뜨고 나서 8년이 지나, 그의 전자기 이론은 비로소 완전무결하게 증명됐다. 그러나 놀랍게도 영국은 자기 나라 과학자의 업적에 관한 열광적 갈채를 보내지 않았다. 그리고 아인슈타인의 놀라운 업적인 ‘상대성이론’ 역시 맥스웰이 개척했던 분야이다. 아인슈타인은 지나치다 싶을 만큼 맥스웰의 결정적 공헌을 높이 평가했다. 과학자 맥스웰의 주가는 물리학자 사이에서 한층 더 높게 올라갔다. 그러나 아이러니하게도 이 가운데 그 어떤 것도 대중에게 미치지 않았다.
다윈을 위해 발 벗고 나섰던 헉슬리 같은 존재가 맥스웰에게 있었던 것도 아니다. 당시 맥스웰의 주된 이론은 완벽한 증명이 되지 않았고, 그렇기 때문에 맥스웰은 결코 자신의 작업을 홍보하려고 애쓰지 않았다. 제아무리 위대한 사람이라 할지라도 가끔 옳지 않은 것을 내세우는 것을 그는 과학사를 통해 잘 알고 있었기 때문이다. 철학적인 조심성을 가진 그는 언제나 뒤로 한발 물러섰다.

보이지 않는 세계를 본 유쾌한 과학자

삶을 누리고 자유로이 행동하고자 하는 사람은 자신의 눈앞에 매일매일 쉼 없이 이뤄내야 할 그날의 할 일을 가지고 있어야만 한다. 절망에 이르지 않으려면 어제의 할 일이어서는 곤란하다. 공상가가 되지 않으려면 내일의 할 일도 아니어야 한다. 그날 하루로 다 끝나버리는 이 땅의 할 일도 아니다. 오로지 영원 속에서만 이루어질 법한 일도 생각하지 않아야 한다. 그런 식으로는 자신의 행동을 구체화시킬 수 없기 때문이다.
오늘의 할 일 속에서 평생 이뤄갈 일과 이어지는 작은 부분을 깨닫는 사람, 영원의 일이 조금씩 구체화되는 것을 깨닫는 사람, 그 사람은 얼마나 행복한가…. (본문 중에서)

제임스 클러크 맥스웰의 영향은 우리의 일상생활 모든 부분에 걸쳐져 있다. 그의 전자기파는 우리에게 라디오와 텔레비전을 선사했고, 비행기 여행의 안전을 도모하는 레이더를 제공했다. 뿐만 아니라 그는 물리학자가 세계를 바라보는 방법에 일대 혁신을 일으켰다. 우리가 보고 느끼는 물체와 힘을 넘어선 ‘보이지 않는 세계’를 처음 발견한 사람이기도 하다. 또 처음으로 장 방정식을 써서 물리적 과정을 나타냈다. 그리고 그가 설계하고 설립한 캐번디시 연구소는 전자와 DNA 구조를 비롯한 많은 과학적 발견의 산실이었다.C. A. 쿨선 교수의 말처럼 “맥스웰의 손으로 매만져서 인식의 전환을 일으키지 않았던 주제는 단 하나도 없었다.”
19세기의 그는 우리가 살고 있는 지금, 이 현실을 미리 보았던 것이다. 영원 속에서 이루어질 일을 미리 알고 있었고, 그 영원의 일을 하루하루 실천하며 살았던 것이다. 그리고 그는 영원의 일을 조금씩 구체화하며 사는 삶을 무척 행복해 했다. 대중적 명성이 가져다주는 성취감과는 차원이 다른 행복이었다.

맥스웰에게서 걸어 나온 빛나는 상상, 현실이 되다

우리의 한 부분은 우리가 죽고 나서도 인류 전체에, 그리고 자연 전체에 깃들어 있다. 이것이 영혼의 불멸이다. 세상에는 큰 영혼이 있고 작은 영혼이 있다. 셰익스피어나 뉴턴의 영혼은 놀랄 만큼 크다. 그들은 죽었지만 그들 생애의 가장 훌륭한 부분은 계속 사는 것이다. 맥스웰도 그러한 사람들 중 하나다. 그의 영혼은 살아 있을 것이고 다가올 오랜 시간 동안 꾸준히 커질 것이다. 그리하여 앞으로 몇백 년이 지나면, 우리에게 빛을 주는 데 한없는 시간이 걸렸던 지난날의 별들처럼, 그의 영혼은 아름답게 반짝일 것이다.
(본문 중에서)

오늘날 맥스웰의 전자기 이론은 모든 과학적 발견 가운데서 가장 중요한 것으로 평가된다. 이 이론은 물리학의 핵심에 있으며 우리 일상생활의 향상에 큰 영향을 끼쳤다.


이 이론의 중요성에 관한 인식은 꾸준히 늘고 쌓이기도 했지만 넓게 보자면 대중의 시야를 벗어나버렸다. 맥스웰은 너무나 커서 한눈에 들어오지 않는 거인이다.

저자는 맥스웰의 생애를 탐구하면서 마치 ‘보물이 묻힌 곳으로 가는 길을 찾은’ 기분이 들었다고 했다. 가장 훌륭하고 영향력인 과학자인 동시에 멋지고 매력적인 사람이었던 제임스 맥스웰. 이 따뜻하고 매력적이면서 생소한 과학자가 만든 방정식은 지금 현 시대를 살아가고 있는 우리 곁에서, 우리 눈에 보이지 않는 대자연의 밑바닥에서 여전히 아름답게 작동하고 있다.