떨림과 울림 -김상욱 지음

 

책소개

 

떨림과 울림

- 김상욱 지음

 

​<떨림과 울림> 제목에 끌린다. 처음 만나는 책임에도 제목 때문인가 떨림과 울림을 통해 끌림을 느낀다. 표지를 들여다보니 '물리학자 김상욱이 바라본 우주와 세계 그리고 우리' 라는 글귀가 들어온다. 물리가 가깝지는 않다. 잘 모르기 때문이다. 모르면 대하기가 어렵다. 이해하기 힘들기 때문이다. 근데 책에 손이 간다. 어쨌든 들춰보자.

​한 번 훝어보니 사진과 함께 심오한 글귀가 보인다. "오~ 표현이 너무 멋있어" 사진의 글귀만 담아도 책을 선택한 후회는 없다.

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▶존재하지 않는 것에는 이유가 필요없다. 하지만 무엇인가 존재한다면 왜 그것이 있어야 하는지 설명이 필요하다.

▶죽으면 육체는 먼지가 되어 사라진다. 하지만 원자론의 입장에서 죽음은 단지 원자들이 흩어지는 일이다. 원자는 불멸하니까 인간의 탄생과 죽음은 단지 원자들이 모였다가 흩어지는 것과 다르지 않다.

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▶한 가지 확실한 예측이 있다. 엔트로피는 증가만 한다는 것. 그래서 우리는 내일로 갈 수는 있어도 어제로는 갈 수 없다.

▶과거에서 미래로 간다는 것은 결국 상태를 이루는 경우의 수가 작은 상황에서 많은 상황으로 간다는 것과 같은 말이다.

 

 

▶양자역학적으로 생각하면 우리는 본 것을 그리는 것이 아니다. 있는 그대로 볼 수는 없기 때문이다. 우리는 보았다고 믿는 것을 그린다.

▶온도를 가진 모든 인간은 빛을 낸다. 인간도 빛을 내고 있다.모든 물체는 서로 끌어당긴다. 따라서 서로가 서로에게 낙하한다. 달도 낙하하고 있다.

 

 

▶우주에 빈 공간은 없다. 존재가 있으면 그 주변은 장으로 충만해진다. 존재가 진동하면 주변에는 장의 파동이 만들어지며, 존재의 떨림을 우주 구석구석까지 빛의 속도로 전달한다. 이렇게 온 우주는 서로 연결되어 속삭임을 주고받는다.

▶서로가 서로를 만들어가며 공간으로 진행한다.

 

▶전체는 부분의 합보다 크지만 부분 없이는 존재할 수 없다.

▶원자들이 결합하기 위해서는 우선 서로 만나야 한다.

 

▶우리 주위의 모든 에너지는 빅뱅에서 기원한다.

▶물리는 세상을 운동으로 이해한다.

 

 

▶지구가 태양 주위를 회전하듯이 전자는 원자핵 주위를 돈다. 세상을 이루는 가장 작은 원자와 거대한 천체의 운동이 모두 단진동으로 되어 있다.

▶우주는 법칙에 따라 움직인다. 지구가 태양 주위를 도는 것은 기쁜 일도 슬픈 일도 아니다. 아무 의미 없이 법칙에 따라 그냥 도는 것뿐이다. 의미나 가치는 인간이 만든 상상의 산물이다. 그래서 우주보다 인간이 경이롭다.

 

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​아는것이 없으니 나의 생각을 덧붙이는 것이 쉽지 않다. 책의 내용에서 수학자는 공식을 보며 '아름답다' 고 말하기도 한다. 글귀를 본 순간 떠오르는 장면이 있다.

영화<이상한 나라의 수학자>에서 주인공 최민식이 수식을 보며 "아름답지 않네?" 라는 대사가 떠올랐다. 아주 인상적이었다. 그 후로 그 대가사 내내 귓가를 맴돌았다. 나는 볼 수 없는 것을 아름답다고 말하는 주인공이 신기하면서 위대해 보였기 때문이다.

 

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​책속글귀

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나는 이 책에서 물리학의 가장 기본이 되는 개념들을 소개하려고 한다. 내가 보는 물리의 모습을 사람들에게 말해주려고 한다. 사실 물리는 차갑다. 물리는 지구가 돈다는 발견에서 시작되었다. 이보다 경험에 어긋나는 사실은 없다.

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 다른이들에게 떨림으로 전해지길 바란다. 울림은 독자의 몫이다.

 

 

 

빛은 파동이다. 파동은 진동이 공간으로 전파되는 것이다. 목에 손을 대고 소리를 내보면 그 떨림, 진동을 느낄 수 있다.소리도 파동이다. 즉, 빛은 소리와 비슷하게 행동한다. 소리는 진동수에 따라 음이 달라지고, 빛은 진동수에 따라 색이 달라진다.

아주 느리거나 빨리 진동하는 소리는 인간이 들을 수 없다. 이런 소리를 초음파라고 한다. 들리지 않는 소리가 있듯이, 보이지 않는 빛이 있다. 눈에 보이거나 귀에 들리는 것이 세상의 전부는 아니다.

 

 

모든 사람은 죽는다. 죽으면 육체는 먼지가 되어 사라진다. 어린 시절 죽음이 가장 두려운 상상이었던 이유다. 하지만 원자론 의 입장에서 죽음은 단지 원자들이 흩어지는 일이다. 원자는 불멸하니까 인간의 탄생과 죽음은 단지 원자들이 모였다가 흩어지는 것과 다르지 않다.

누군가의 죽음으로 너무 슬플 때는 우리 존재가 원자로 구성되었음을 떠올려보라. 그의 몸은 원자로 산산이 나뉘어 또 다른 무엇인가의 일부분이 될 테니까. 모든 것이 원자의 일이라는 말에 허무한 마음이 들지도 모르겠다.

우리가 허무함이라는 감정을 느끼는 그 순간에도 이 모든 일은 사실 원자들의 분주한 움직임으로 이루어진다. 모든 것은 원자로 되어 있으니 원자를 알면 모든것을 알 수 있다.

 

 

 

 

모든 인간의 유전자는 다른 사람과 평균적으로 99.5% 정도 같다고 한다. 유전자만 보아서는 두 사람을 차별할 근거를 찾기 힘들다는 의미다. 유전자까지 오면 인간과 침팬지 사이의 평등도 문제가 된다. 침팬지의 유전자는 인간과 99%가 같다. 참고로 남자와여자도 유전자의 99%가 같다. 인간의 평등이 생물학적인 근거 때문이라면, 우리는 이제 평등의 범위를 다른 생물종으로 넓혀야 할 시점이 온 것인지도 모른다.

 

물리학자라면 열역학 제2법칙을 수학적으로 좀 더 엄밀하게 기술하고 싶은 욕구를 느낄 것이다. 큐브 이야기를 곰곰이 생각해보면 '색이 맞아 있는 상태(과거)'와 '색이 흐트러진 상태(미래)’의 차이는 그 상태가 갖는 '경우의 수'에 있다는 것을 알게 된다.

 

 

전하가 있으면 그 주위에는 눈에 보이지 않는 전기장이 펼쳐진다. 중력도 마찬가지다. 질량을 가진 물체 주위에는 중력장이 펼쳐진다. 전기장을 흔들면 전자기파가 생기듯, 중력장을 흔들면 중력파가 발생한다. 우주에 빈 공간은 없다. 존재가 있으면 그 주변은 장으로 충만해진다.

존재가 진동하면 주변에는 장의 파동이 만들어지며, 존재의 떨림을 우주 구석구석까지 빛의 속도로 전달한다. 이렇게 온 우주는 서로 연결되어 속삭임을 주고받는다. 이렇게 힘은 관계가 된다.

 

 

대칭은 기하학적 성질이다. 우리는 찌그러진 상자보다 반듯하게 대칭이 잡힌 상자를 좋아한다. 아름다운 얼굴이 되려면 좌우대칭은 기본이다. 고대건축물들은 대칭의 아름다움으로 가득하다.

대칭이 많으면 간결해진다. 구는 반지름이라는 단 하나의 숫자로표현된다. 수학자 조지 데이비드 버코프는 대칭의 정도로 아름다움을 수치화하려 했을 정도다. 물리학자는 종종 어떤 물리이론이 아름답다고 말한다. 수식을 보며 아름답다고 말하는 사람도 있다.

대체 이들은 방정식에서 어떻게 아름다움을 찾는 걸까? 이론의 아름다움은 그것이 가진 간결함, 즉 대칭에서 온다. 올바른 이론은 적합한 대칭성을 갖는다. 이런 이론은 아름답다. 결국 아름다움은 진리다.

 

 

우주가 빅뱅으로 시작되었다고 말하지만, 누구도 빅뱅이 일어나는 것을 본 적 없다. 이것은 138억 년 전에 일어난 일이기 때문이다. 그렇다면 빅뱅이 있었다는 것은 어떻게 아는가? 우리는 단지 우주가 팽창해왔다는 물질적 증거를 가지고 있다. 팽창하는 우주의 시간을 거꾸로 돌려보면 결국 우주가 한 점에 모이게 될 거다. 이게 전부다.

우주의 팽창 자체도 매우 기술적인 증거들에 바탕을 두고있다. 만약 이런 증거들 가운데 일부가 오류라고 밝혀지면 빅뱅의 존재 자체가 의심받게 된다.

 

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 있는 데에서 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.

 

떨림과 울림 -김상욱 지음

 

 

 

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