김범준의 이것저것의 물리학 : 호기심 많은 물리학자의 종횡무진 세상 읽기

김범준

서울대학교물리학과에서초전도배열에대한이론연구로박사학위를받았으며,이후스웨덴의우메오대학교와아주대학교교수를거쳐현재성균관대학교교수로재직중이다.통계물리학,비선형동역학,고체물리학,수리신경과학을강의하고있다.통계물리학분야의상전이,임계현상,비선형동역학,때맞음등에대한연구를진행해오고있으며,최근에는복잡계물리학의이론틀안에서사회/경제/생명현상을설명하려는연구를시도하고있다.2006년,우리나라통계물리학계의초석을놓은조순탁교수의호를딴,한국물리학회에서수여하는용봉상을수상한바있다.용봉상은40세이하의국내통계물리학자에게수여되는상이다.2015년,『세상물정의물리학』으로는제56회한국출판문화상교양부문저술상을수상했다.한국복잡계학회의회장을맡기도했으며,현재‘변화를꿈꾸는과학기술인네트워크(ESC)’의회원,한국물리학회대중화위원회의위원으로활동중이다.과학의대중화를넘어대중의과학화를꿈꾼다.과학은현대를살아가는모든시민의핵심교양의하나라고믿기때문이다.

머리말

1부물리학뜯어보기
존재의이유|미래는이미결정되어있을까?|움직이는모든것은운동량이있다|시간의크리스털|양자컴퓨터를쓰는법|양산을쓴얼음기둥|미끄러짐의물리학|지진은어떻게발생할까?|유리는고체일까,유체일까?|중력파와빛으로함께본우주

2부생물학읽어보기
성이둘이아니라셋이라면|암수성비의과학|무성생식과유성생식|DNA가오른쪽으로꼬인이유|나는한개체일까?|황제펭귄의추위대처법|생명은늘진화의산을오른다|3세대만에출현한새로운종

3부뇌과학과인공지능훑어보기
짧은시간을길게사는법|내가듣는‘내목소리’는왜다를까?|인공지능과신경과학|인공지능신경망|인공지능으로이해하는뇌|인공지능이만들인공지능|과학이필요없어지는세계|인공지능이그린‘하늘을나는물고기’|AI코페르니쿠스|챗GPT는과연생각을할까?

4부통계와통계물리톺아보기
우연이필연이되는생일문제|까마귀날자배떨어진다|현실속카오스|반딧불이의때맞음|통계물리학으로보는뇌|양떼의물리학|축구의네트워크과학|패턴의형성:달마티안과도마뱀

5부이것저것들여다보기
테드창의소설|〈테넷〉과시간의물리학|〈그녀〉로생각하는사랑의의미|선조들의시공간|일식을일으키는법|혜성의후예|늘어나는되먹임|전분육등법으로그려본먼미래

6부과학과사회생각하기
물리학과세상물정|과학이라는신화|시간상피제|세번째기준틀|99퍼센트와1퍼센트|과학과기술|과학은과정이다|지구는살아남을수있을까?

세상물정에관심많은물리학자가
따끈따끈한최신연구를소개하며들려주는자연과세상의경이로움!

우리가과학에익숙해져야하는이유로저자가맨처음꼽는것은“과학이재밌고아름답기때문”이란점이다.물론과학은실생활에도움을주고기술발전을가져오는유용한학문이기도하지만그에앞서그활동과과정자체가재미있고가치있으니,그에주목하자는것이다.복잡하고무질서해보이는세계에서단순한질서와원리를발견하는것이얼마나흥미진진한지를저자는매글마다재미있는사례를통해보여준다.
예를들어어린시절저자의한학급학생수는60명쯤이었는데,꼭생일이같은친구들이있었다.어떻게이런우연이있을까?사실이것은통계학에서‘생일문제’라불리는것인데,한집단에서생일이같은사람들이한쌍이라도존재할확률은,1에서구성원의생일이모두다를확률을빼는간단한계산을통해확인할수있다.계산해보면60명으로구성된집단에서생일이같은사람이있을확률은99.4%나된다.놀라운우연같아신기하기만했던것이실은필연에가까운일이었던것이다.(<우연이필연이되는생일문제>)
책에서는성(性)이셋이아니라둘인이유,도마뱀이지금과같은알록달록한비늘무늬를갖고있는이유,오래된단층에서는상대적으로큰지진이덜일어나는까닭같은자연현상의원인을찾아보기도하고,축구경기에서수비수가공격수를마크하는방식을네트워크과학으로어떻게분석하는지,경제성장률이왜0으로수렴할수밖에없는지를설명하기도한다.인과관계와상관관계,중력/전자기력/마찰력같은물리적힘,신경세포의작동,되먹임,대칭성같은중요한과학내용과개념을톺아보기도하고,‘나는과연한개체인가?’,‘짧은시간을어떻게길게살수있을까’같은,모두가관심있어할만한물음들을살펴보기도한다.‘시간결정(timecrystal)’,과학에서의‘지형(landscape)’등다른과학교양서에서는찾아보기어려운내용들,그리고양자컴퓨터와챗GPT를비롯한최신이슈에관한핵심적인설명과전망도담았다.

“과학은무지개를낱낱이풀어헤치는차가운시선이아닙니다.과학의눈으로바라보아도무지개는여전히아름다워요.아니,과학의눈으로보면무지개가더아름답다고저는생각합니다.아름다운무지개를보면서,왜하늘은파란지,예쁜저녁노을은왜붉은지,그리고위에서바라본맑은물은왜푸른지도모두함께생각해볼수있도록하는것이과학의눈이가진매력이니까요.이책은한물리학자가바라본재밌고경이로운세상의모습을담고있어요.”(머리말에서)

생물학에서신경과학,인공지능까지,물리학의관점에서살펴본
따끈따끈한과학연구이야기

과학자들이모두거대한연구시설에서우주의심오한비밀을캐는연구만하는것은아니다.책에는소박하지만과학탐구의즐거움을보여주는연구들도여럿소개된다.가령책의차례페이지에는얼어붙은바이칼호수의가느다란얼음기둥위에올라가있는돌멩이사진이들어있다.명상에잠긴선승의모습과유사하다하여‘바이칼젠’이라고흔히불리는이런모습은어떻게만들어진것일까?주위얼음판보다높게솟아있고,돌아래가우묵하게파인이같은형태가어떻게만들어졌는지를두과학자가“실험과수치계산을통해”알아냈는데,독자는어렵지않게이해할수있는설명을통해이현상을만든원인이덮개돌의복사광이란점을알게된다.(<양산을쓴얼음기둥>)덮개돌의흑체복사가이뤄낸느린승화가이런신기한형태의원인이었던것이다.
책에는이처럼다양한분야에서활동하는다른과학자들의최신연구를소개하는대목이많다.길지않지만모두상당한시간을들여논문또는기사를읽고내용을소화해야쓸수있는글이다.이를통해독자는과학연구가어떤식으로이루어지는지,한분야의연구가다른과학자에게어떤아이디어를제공하는지를엿볼수있다.배경지식을먼저설명한뒤에논문내용을소개하는까닭에찬찬히집중해서읽으면논문이담고있는내용을따라갈수있다.머리말에서는지금이루어지고있는과학연구에일반독자들이어떤식으로접근하면좋을지,어떤매체의글을찾아읽으면좋을지를차근차근일러준다.관심있는독자가본문에서소개된실제논문을찾아볼수있도록논문고유식별부호인DOI도부기했다.

“현실이보여주는복잡함의바탕에서의외로단순한메커니즘을찾을수있을때도있다.아무리자연이복잡해보여도그안에서단순성을찾으려는영원히계속될인류의치열한노력의이름이과학이다.여럿을하나로관통하고자하는것이물리학의방식이다.”(211쪽)

“과학의가치는확실성이아니라의심에열려있다는데있다”
더합리적이고과학적인사회를꿈꾸며

우리가과학에익숙해져야하는두번째이유로저자는“세상에서일어나는온갖사건들을합리적으로이해해이성적으로판단하려면과학적인사고방식이꼭필요”하다는점을꼽는다.특히6부에실린글에는우리사회가더과학적이고합리적인사회가되기를바라는저자의간곡한마음이담겨있다.과학적사고가절실히요구되는시절,무엇이과학적인태도인지를두고이견들이부딪히는때다.기후변화,인공지능의발달과같이인류전체에엄청난영향을끼칠사안들은물론,후쿠시마오염수방류를둘러싼논란,백신위험론이며항암효과가있다고광고하는식품을어떻게볼것인가까지,크고작은많은사안에서우리에겐과학적이고합리적인태도가필요하다.
저자는과학의확실성에대한지나친믿음도경계한다.“일반사람들의생각과달리과학은100퍼센트확실한결과를주는것이아니다.단지지금까지의증거를모아서현재내릴수있는최선의잠정적결론을내리고,끊임없이그결론을개선해가는과정이다.과학의적은목표에대한확신이다.”(281쪽)회의와비판적태도야말로과학이지닌중요한가치이다.이것은최근상온상압초전도체발견주장을놓고우리사회에있었던떠들썩한반응에도시사하는바가크다.“과학은도달한장소의이름이아니다.영원히이어질긴여정에붙은이름이다.”이책을통해과학적여정의아름다움을독자들이느끼고즐길수있기를기대한다.

“이책은과학의눈으로세상의온갖것들을보고싶어하는사람들을위한책입니다.이책을읽은독자가책에서소개한세세한과학의내용보다,과학이진행되는방식과과정을기억해주시기를바랍니다.그리고책을읽고습득한방법과사고방식을여러분이마주치는세상의많은것들에직접적용해보시면좋겠어요.과학의눈으로세상을바라보는사람이늘어날수록더나은세상이앞당겨진다고믿기때문입니다.”(머리말에서)