현대 물리, 불가능에 마침표를 찍다
김영태 지음
다른세상 발행ㆍ304쪽ㆍ1만5,000원
학생들이 과학 과목 중에서 가장 어렵다고 느끼고, 그래서 선택과목일 때 포기하기 제일 쉬운 과목은 아마도 물리일 것이다. 제물포(‘제기랄 물리 포기’ 혹은 ‘쟤 때문에 물리 포기’를 줄인 말)나 물포자(물리를 포기한 사람) 같은 말이 나온 이유다. 경험상 물리가 어렵게 느껴졌던 이유는 자연의 원리에 관한 개념들이 고리처럼 연결되어 있어 하나를 놓치면 다음 개념으로 넘어가기 어렵고, 그마저 단순 암기론 안 되고 수식으로 풀어야 하는 경우가 많기 때문일 것이다. 하지만 물리가 정말 난공불락일까? 시험에서 자유로운 일반인이 이런 부담을 느끼지 않을 방도가 있지 않을까?
이 질문에 대해 아주대 물리학과 교수인 저자는 ‘있다’고 답한다. 김영태 교수는 2권의 책 ‘세상 모든 것의 원리, 물리: 고전물리편’과 ‘현대물리, 불가능에 마침표를 찍다’로 어려운 물리라는 우리의 통념에 도전한다.
물리에 쉽게 다가가기 위해 다음의 4가지 질문을 던져야 한다고 저자는 말한다. “사람들은 무엇을 알고 싶어 했고, 왜 그것을 필요로 했는가? 이 질문에 대해서 누가 해답을 찾아냈고 그 과정은 어떠했는가? 시대 상황은 그 과정에 어떤 영향을 미쳤나? 오늘날 우리는 그 지식을 어떻게 활용하고 있을까?” 이에 대한 해답이 물리학사 400년에 대한 재미있는 이야기로 엮여 나왔다.
두 번째 책은 현대 물리에 관한 내용이다. 1900년 이후에 등장한 상대성이론, 양자역학, 우주론, 원자핵 및 소립자에 대한 물리학, 나노과학, 카오스 등이 소개되며 아인슈타인, 퀴리부인, 하이젠베르크, 막스 플랑크, 라더포드, 보어, 스티븐 호킹 등 수많은 물리학자들이 각각 어떤 문제의식을 가지고 무슨 문제를 풀었으며 그것이 어떤 의미를 갖는지를 흥미롭게 서술하고 있다.
현대 물리는 1900년 가을, 당시 42세이던 늦깎이 물리학자 막스 플랑크가 흑체에서 나오는 복사 에너지가 특정한 상수의 정수배가 되어야 한다는 양자 가설을 주장함으로써 시작되었다. 에너지가 연속적으로 변한다는 고전 물리학의 학설과 상충되는 이 이론은 받아들이기 어려웠지만, 1905년 아인슈타인이 그에게 노벨상을 안겨준 광전효과를 발표함으로써 강력한 지지를 받게 된다. 상대성 이론이 거의 아인슈타인의 독자적인 연구라고 할 수 있는 데 반해 양자역학의 형성에는 막스 플랑크와 아인슈타인 외에도 수많은 천재 과학자들이 관계했다. 닐스 보어, 베르너 하이젠베르크, 볼프강 파울리, 에드빈 슈뢰딩거, 드 브로이, 막스 보른 등 물리학의 혁명을 이끌었던 천재들은 협력과 경쟁 그리고 때로는 격렬한 논쟁을 거쳐 20세기 과학의 꽃을 완성해 나간다.
저자는 매우 쉬운 언어로 현대물리학의 기본적인 원리를 설명한다. 이를테면 빛은 파동이면서 입자이고, 원자세계에서는 물질도 파동과 입자의 성질을 동시에 가진 물질파라는 것, 물질파는 하이젠베르크가 발견한 불확정성의 원리를 따른다는 것 등이다. 책을 다 읽고 나면 그동안 용어만 겨우 알고 있었던 현대 물리학의 여러 개념들과 ‘슈뢰딩거의 고양이’ 같은 유명한 사고실험들에 대해 이해가 꽤 높아진 자신을 발견하게 될 것이다.
‘과학책 읽는 보통 사람들’ 운영자
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