어려운 수학 공식을 몰라도 그 유명한 E=mc2을 이해할 수 있다고?

헝클어진 휜 머리칼에 혀를 쑥 내민 익살스런 표정의 괴짜 과학자. 우리가 흔히 과학자 하면 자동적으로 연상되는 얼굴. 우리는 다들 그가 누구인지 알고 있다. 세상에서 가장 유명한 과학자 아인슈타인이 그 주인공이다. 과학적 상식이 전혀 없는 사람조차도 그의 상대성이론을 익히 들어보았을 것이다. 그러나 다들 귀로만 익숙한 단어일 뿐 실제로 이 이론을 제대로 이해하고 있는 사람이 얼마나 될까.
‘세상에서 가장 위대한 공식’이라 불리는 E=mc2을 사람들에게 알기 쉽게 전달하기 위해 영국의 젊은 물리학자 브라이언 콕스와 제프 퍼쇼가 나섰다. 현재 영국 맨체스터 대학교 물리학과 교수로 있는 이들은 이미 영국 BBC방송 과학 다큐멘터리에서 전 세계 시청자들에게 흥미와 감동을 전한 바 있다. 이 책에서 우리는 수학적 상식이 없어도 현대 물리학이 세상에 전하는 메시지와 아인슈타인의 상대성이론을 이해하게 될 것이다.

한 편의 과학 다큐멘터리를 보듯 재미있게 물리 이론을 배우다

이 책의 저자인 브라이언 콕스와 제프 퍼쇼는 다소 독특한 이력을 지니고 있다. 특히나 브라이언 콕스는 과학자로서는 매우 특이한 인물이다. 맨체스터 대학 물리학과를 졸업한 뒤 한동안 유명 밴드에서 키보드리스트로서 인기를 누렸으며, 훤칠한 외모와 사람들을 휘어잡는 뛰어난 말솜씨로 방송은 물론 영화에 이르기까지 일반인들에게 과학세계의 신비함과 즐거움을 선사하고 있다. 또한 제프 퍼쇼는 옥스퍼드 대학을 졸업한 뒤 36세에 교수가 된, 영국에서 가장 촉망받는 젊은 교수 중 한 명으로 물리학협회의 맥스웰 상을 받을 정도로 천재성을 인정받고 있는 인물이다.
이러한 두 사람의 조합은 기존 과학책과는 차별화되는 책을 탄생시켰다. 호기심을 자극하는 한 편의 과학 다큐멘터리를 보듯 물리학을 흥미진진하게 풀어나갔을 뿐만 아니라, 너무 쉽게 설명하느라 자칫 가벼울 수 있는 과학 상식 책의 한계를 전문가의 필력으로 핵심적인 부분을 빠뜨림 없이 깊이 있게 다루었다. 과학책으로서는 드물게 아마존UK 베스트셀러에 올라 유럽을 열광하게 한 것도 이런 이유에서일 것이다.

과학은 불확실성을 찬양한다!

물리학 하면 우리는 복잡한 수학 공식을 떠올린다. 그런데 저자들은 수학적 상식이 없는 사람들도 물리학을 충분히 이해할 수 있다는 것을 전제로 이 책을 풀어나간다. 수학에 대한 두려움 때문에 물리학에 관심을 두지 않는 사람들을 위해 “피타고라스의 정리보다 쉬운 수학을 사용하여 설명”할 것이라고 거듭 강조하며, “피타고라스의 정리를 모른다 하더라도 걱정할 필요는 없다”라고 덧붙이기까지 한다. 과연 그 정도의 수학적 지식만으로 그 어려운 상대성원리를 이해할 수 있을까 하며 반신반의하는 사람도 있을 것이다. 하지만 이 책만큼 아인슈타인의 이론을 쉽고 흥미롭게 설명한 책은 찾아보기 힘들다.
21세기의 젊은 두 물리학자가 펼치는 유쾌한 설명과 함께 과학여행을 떠나 보면 어느덧 시간과 공간을 초월하여 아인슈타인의 지적 호기심에 동화되어 편견 없는 객관적으로 시선으로 세상을 들여다보고 있는 자신을 발견하게 될 것이다.
그리고 고대 그리스의 최고의 지성인 아리스토텔레스가 생각한 우주는 어떤 모양이었는지, 지동설을 주장한 갈릴레이의 뛰어난 통찰력, 절대 깨지지 않으리라 여겼던 뉴턴역학의 세계관이 어떻게 무너지게 되었는지 등 아인슈타인이 등장하기 이전 과학사에 한 획을 그은 인물들의 발자취를 살펴보는 것도 매우 흥미롭다. 또한 19세기에 활동했던 여러 과학자의 업적을 통해 어떻게 상대성이론이 탄생하게 되었는지 그 근원을 확인할 수 있게 된다. 저자들은 “과학은 불확실성을 찬양하는 지식 분야이며 이것이 과학의 성공을 이끄는 것이다”라며 과학을 이끌어가는 원천이 무엇인지 알려준다. 그리고 아인슈타인의 이론 역시 언젠가 “더 정확한 자연현상에 자신의 지위를 양보해야 할 압박을 받을 수도 있다”라며 “과학세계에서는 절대적인 사실은 없다, 단지 거짓이라고 밝혀진 적 없는 세계관만이 존재할 뿐이다!”라고 강조한다.

꿈이 현실로, 상상력의 위대함

“광속 우주선을 타면 80년이면 우리 은하계의 끝자락에 도착할 것이다. 내가 만약 과거로 거슬러 올라갈 수 있다면 전성기의 마릴린 먼로나 갈릴레오 갈릴레이를 만나고 싶다.” 세계적인 물리학자 스티븐 호킹의 말이다. 그는 최근 외계인이 존재할 것이라는 주장에 이어 미래로의 시간여행이 가능할 것이라고 내다봤다. 이에 이 책의 저자인 브라이언 콕스는 “분자가속기에서 입자를 광속으로 돌리면 시간 흐름이 7000분의 1 속도로 느려지는 현상이 입증되었다. 이를 타임머신에 적용하면 우주선 승무원의 일생은 지구의 250만 년에 해당되어 미래로의 시간여행이 가능하다”라며 스티븐 호킹의 말을 뒷받침했다.
이런 말을 들으면 정말로 얼마 있지 않으면 미래로의 시간여행이 가능할 것 같다는 느낌이 든다. 그 시기가 언제인지는 모르지만, 이처럼 오늘날 우리가 상상 속에서만 꿈꾸던 세상에 성큼 다가가게 된 데는 ‘빛의 속도’라는 특별한 속도의 개념을 우리에게 선사한 아인슈타인의 덕분일 것이다.
“아인슈타인은 자연이 낳은 돌연변이도 아니며 그의 능력이 초인적인 것도 아니다. 그는 단지 과학자의 자세로 단순한 것을 심각하게 여기고 어떠한 결과가 나오게 되는지 논리적으로 따라갔을 뿐이다. 그의 천재성은 맥스웰의 방정식에 나타난 빛의 속도가 일정하다는 것을 단순히 기계적으로 받아들이지 않았으며 갈릴레이가 처음으로 제안한 등가성의 원리를 깊이 있게 이해한 데 있다.”
이 책을 통해 한 사람의 단순한 호기심이 어떤 위대한 결과를 낳게 되었는지, 그리고 그것이 오늘날 세상을 어떻게 바꾸어왔으며, 또 앞으로 어떻게 바꾸게 될 것인지를 알 수 있는 좋은 계기가 될 것이다. 그동안 아인슈타인의 상대성이론에 대한 궁금증은 있었으나 너무 심오하고 어려워 선뜻 다가가기 힘들었던 사람들은 이 책을 통해 그 갈증을 해소할 수 있을 것이다. 또한 과학 세계에 대한 지적 호기심으로 가득한 학생들이 읽으면 과학사 전반에 대한 상식을 얻는 데 많은 도움이 될 것이다.