물리학은 자연 현상을 지배하는 기본 원리를 찾아내는 학문이다. 물리학이 어렵다고 느끼는 것은 그 기본 원리가 겉으로 드러나 있기보다 복잡한 자연 현상 속에 숨겨져 있기 때문이다. 그러나 미리부터 겁을 먹을 필요는 없다. 자연에 대한 이해가 넓고 깊어져 가는 역사적인 발자취를 따라 한 걸음 한 걸음 물리학의 세계로 들어가다 보면 어렵다는 심리적 장해 없이 깊이 있는 물리학을 만날 수 있기 때문이다. 복잡하고 다 양한 자연 현상이 어떻게 하나의 원리로 꿰어지는지 일단 이해하고 나면 물리학의 매력에서 빠져나오기 어렵다.
단위는 사물의 크기와 수량, 뜨겁고 밝은 정도, 힘의 세기 등 모든 물리량을 측정하는 기준이다. 따라서 과학, 특히 정량적인 성격이 강한 물리학에서는 단위가 무척 중요하다. 그런데 2018년 제26차 국제도량형총회에서 그동안 사용해 온 단위 체계를 7가지 정의 상수를 바탕으로 전면 개정했다. 이 결정으로 우리가 사용해 오던 단위의 크기가 바뀌는 것은 아니다. 그러나 단위에 대한 기본 개념이 크게 달라졌다. … 단위를 통해 과학의 역사를 새롭게 조명하고 물리량에 숨어 있는 철학적 의미를 다시 생각해 보기 위해 쓴 이 책이, 과학을 이해하고 과학과 가까워지는 데 조금이나마 도움이 되면 좋겠다. _머리말에서
누구나 이해할 수 있는 양자물리학 이야기를 한다는 것은 어려운 일입니다. 하지만 어려운 일인 만큼 그것을 시도하는 것이 특별한 즐거움이 되기도 합니다. 양자물리학 이야기를 쓰면서 이 글을 읽을 학생들의 얼굴을 떠올려 보았습니다. 그리고 학생들이 어렵다는 표정을 짓지 않도록 하기 위해 많은 이야기를 넣어 보기도 하고 빼 보기도 하면서 여러 번 고쳤습니다.
열과 관련된 현상들을 설명하기 위해 도입된 엔트로피와 엔트로피 증가의 법칙이 제공하는 세상을 이해하는 새로운 방법과, 엔트로피 증가의 법칙을 통해 본 세상의 또 다른 면이 주는 지적 만족도는 생각보다 크다. 많은 사람들이 엔트로피와 엔트로피 증가의 법칙에 관심을 가지는 것은 이 때문일 것이다.
현대 과학을 공부했고, 현대 과학을 가르쳐 왔으며, 현대 과학의 내용을 담은 책들을 쓰거나 번역해서 출판해 온 역자에게 파블로스 피사노스가 쓴 《우주의 시작과 끝》과 《우주의 법칙》은 많이 생소한 내용을 담고 있는 책이었다. 과학적인 측면애서만 보면 이 책들은 번역할 가치가 있을지 고민하게 되는 책이라고 할 수 있을 것이다.
그러나 역자는 이 두 권의 책을 번역하면서 과학자들이 가지고 있는 기본적인 가정에 대해 다시 생각해보게 되었다. 과학자들은 모든 사람들이 같은 수준의 지적 능력을 가지고 있다는 가정하에 자연을 설명하려고 시도하고 있다. 따라서 내가 이해한 것은 다른 사람들도 이해할 수 있고, 내가 알 수 없는 것은 다른 사람들도 알 수 없을 것이라고 생각한다. 모든 사람들이 이성적인 사고를 통해 알 수 있고 이해할 수 있는 사실만을 모아 놓은 것이 과학의 지식체계이다.
따라서 과학적 지식이 되기 위해서는 객관적 사실이어야 하고 재현성 있는 사실이어야 한다. 모든 사람이 같은 상황에서 같은 것을 관측해야 하는 것이 객관성이다. 그리고 같은 조건에서는 항상 같은 결과가 나와야 한다는 것이 재현성이다. 객관적이고 재현성 있는 사실들은 정상적인 사고체계를 가진 사람이라면 누구나 알 수 있고, 이해할 수 있다. 그러나 영적인 세상과 관련된 사실들은 객관성과 재현성이 없다. 따라서 영적인 경험은 과학적 사실이 될 수 없으며, 그러한 사실을 정확하게 알고 있는 사람은 어디에도 없다는 것이 과학자들의 생각이다.
역자 역시 오랫동안 그렇게 생각해왔다. 그러나 이 책을 번역하면서 사람들의 영적인 능력에 대해 많은 것을 생각하게 되었다. 내가 보지 못하고 내가 이해하지 못한다고 다른 모든 사람들도 볼 수 없고 이해하지 못할 것이라고 생각해온 내 생각은 정당한 것일까? 영적인 세계를 보통 사람들보다 더 잘 이해할 수 있고, 그 세계의 비밀을 좀 더 잘 알고 있는 뛰어난 영적인 능력을 가지고 있는 사람들이 있는 것은 아닐까? 만약 그런 사람들이 있다면 나는 영적인 세상에 대한 그런 사람들의 생각을 이해하려고 노력할 것이 아니라 그냥 받아들여야 되는 것이 아닐까? 내게는 보이지 않는 영적인 세상을 경험한 그들의 이야기에 귀를 기울여야 되는 것이 아닐까?
세상은 무엇으로 이루어졌을까?
만약 이런 궁금증을 가지고 있었다면 여러분은 과학자가 될 소질이 있습니다. 왜냐고요? 과학이 처음 시작된 때부터 현재에 이르기까지 과학자들이 가장 관심을 가지고 연구해 온 주제 중의 하나가 물질이 무엇으로 이루어졌는가 하는 것이거든요. 이 책은 고대 그리스 철학자들의 물질관부터 시작해 원자를 구성하는 입자, 입자를 구성하는 소립자에 이르기까지 물질의 기원을 밝혀내기 위해 애쓴 과학자들의 노력을 재미나게 설명했습니다.
그동안 과학자들이 알아낸 비밀은 무엇이고, 여러분이 앞으로 알아내야 할 것은 무엇인지 함께 알아볼까요?
이 책은 원자핵 에너지와 관련된 많은 내용을 이해하는 데 좋은 출발점이 될 수 있는 책이다. 원자핵 에너지와 관련된 전반적인 내용을 핵심 위주로 잘 정리하여 지루하다는 느낌 없이 읽어 나갈 수 있다. 또한 내용 중심으로 기술하지 않고 ABC 순서로 구성되어 있어 흥미 있는 주제를 찾아 읽기에 편리하다. 이 책이 에너지, 원자핵 에너지, 신재생 에너지 그리고 미래 에너지와 관련하여 앞으로 전개될 사회적 토론과 의사 결정에 도움이 되었으면 좋겠다.
유럽에서는 전통 농경사회에서 고도 전기 문명사회로의 변화가 훨씬 오랜 기간에 걸쳐 일어났다. 따라서 서양 사람들은 전기 문명의 발전 과정을 우리처럼 한 세대가 모두 경험할 수는 없었다. … 지난 50년 동안에 우리 세대는 살아가는 방법이 바뀌고 사람들이 가지고 있던 자연에 대한 생각과 가치관 그리고 인생관이 바뀌어 가는 것을 지켜보았다. 이러한 변화가 우리를 예전보다 더 행복하게 했는지에 대해서는 여러 가지 다른 의견이 있을 것이다. 그러나 나는 그런 가치 판단과는 별개로, 나와 우리 세대가 겪었던 경험 자체를 소중하게 생각한다.
지구와 생명의 역사를 정리하는 것보다 더 중요한 일은 없다고 생각했다. 이것은 우리가 누구인가에 대한 대답이 될 것이었다. 내가 신학이나 철학을 공부했다면 다른 방법으로 답을 찾으려 했을 것이다. 그러나 평생 과학을 공부해 온 나로서는 과학에서 이런 것들을 어떻게 설명하고 있는지 정리해 보고 싶었다. 의문에 대한 답을 모두 제공해 주지 못한다는 것을 잘 알고 있지만, 현재까지 인류가 알아낸 지구와 생명의 역사를 정리해 보는 것만으로도 큰 즐거움이 될 것이라고 생각했다.
지난 300년은 인류의 역사에서 특별한 의미를 지니는 기간이다. 1687년에 뉴턴의 <프린키피아>가 출판된 후 자연과학은 눈부신 발전을 거듭했다. 1700년에서부터 1900년까지의 200년 동안은 뉴턴역학을 바탕으로 하는 근대과학이 발전한 시기였고, 20세기의 100년 동안은 상대성이론과 양자이론을 바탕으로 하는 현대과학이 발전한 시기였다. 20세기에 현대과학이 이루어낸 발전은 그 이전 200년 동안 근대과학이 이루어낸 발전과는 비교할 수 없을 정도로 대단한 것이었으며, 인류의 생활방식과 사고방식을 송두리째 바꿔놓았다.
그러나 아직도 많은 사람들은 현대과학의 바탕이 되고 있는 상대성이론과 양자이론을 낯설게 생각한다. 그것은 아마도 중고등학교 교과과정에서 이 두 이론을 제대로 다루지 않기 때문일 것이다.
미국의 저명한 물리학자 프리먼 다이슨은 20세기가 물리학에 바탕을 둔 회색기술의 시대였다면 21세기는 생명공학에 바탕을 둔 녹색기술 시대가 될 것이라고 주장했다. 다이슨의 주장이 아니더라도 우리는 다가오는 세기를 생명과학이 이끌어가게 될 것이라는 것을 쉽게 예측할 수 있다. 그만큼 생명공학에 대한 관심도 높아졌다. 이 책의 앞부분은 20세기를 이끌어온 물리학의 핵심 내용, 뒷부분은 21세기를 이끌어갈 생명공학의 이야기를 다루고 있다.
이 책은 과학에 대한 폭넓은 지식을 얻고자 하는 학생들에게 좋은 길잡이가 될 것이다. 이 책을 통해 상대성이론과 원자의 세계, 그리고 생명과학에 대해 관심을 가지게 되고 기초적인 내용을 이해하게 된다면 본격적으로 현대과학을 다룬 책들을 손쉽게 읽을 수 있을 것이다. 좋은 현대과학 해설서의 원고를 미리 보고 추천의 글을 쓸 수 있는 기회를 가지게 된 것을 고맙게 생각한다.
