과학의역사를통해
‘아름다운세계’에대한답을구하다!
이세계를하나의예술작품으로바라보는관점의변천사는예술의역사와비슷하다.예술분야에서하나의독창적스타일은오래되었다는이유로폐기되지않으며,새로운스타일에중요한영향을미치면서긴생명을유지하곤한다.이와마찬가지로역사적관점으로과학을재구성한다면,과학이론의단순한개념에서부터점차복잡한개념으로옮겨가면서위대한과학자들이거쳐왔던길을되짚어나갈수있다.이를통해초기에는매우낯설게느껴지는개념도친숙한단계를거쳐자명해지는과정을순차적으로확인할수있다.프랭크윌첵은이세계가아름다움을간직한하나의예술작품이라는명제를역사속과학자들의아이디어와이론들을통해독자에게풀어내고있다.
가장먼저등장하는건피타고라스다.피타고라스의정리는물체의기하학적형태가숫자를통해연결되어있다는걸의미한다.다시말해피타고라스와그를추종하는무리들이신봉했던‘이세계는정수로이루어져있다’(물론이논리는깨졌지만)는믿음은‘아름다운개념’들이이세계에수를통해구현되어있다는믿음이었다.또한피타고라스는음의높이를좌우하는두개의놀라운법칙을발견한다.진동하는부위의길이에따라음의높낮이가달라지며,줄에가해지는장력이간단한정수비율을이룰때듣기좋은화음이생성된다는사실이다.피타고라스의실험을통해알수있는건사물의형태와크기,무게,조화등이숫자와밀접한관계를갖고있다는것이다.
소리의원천은결국진동하는끈이며,진동은주기적인운동을의미한다.주기적인운동은일정한시간간격으로이루어지는운동을뜻하며,이는태양을비롯한행성들의주기운동과동일하다.결국지구상의어떤악기가만들어내는소리나화음은우주를가득메우고있는‘천체의음악’인셈이다.다시말해피타고라스가발견해낸조화로운화성을이루는수학적비율은천체를구성하는수학적비율에도적용이가능한자연의법칙이다.그리고이렇게조화로운수학적비율로만들어진화성을인간은본능적으로아름답다고인지한다.
플라톤은동일한원자들이모여자연의물리적실체를만들어낸다고믿었고,이세계를구성하는그가장작은단위에는아름다움이내재되어있다고믿었다.플라톤은이원자들에대칭이반영되어있으며,다섯개의입체정다각형으로이세계를설명했다.물론원자와입체도형에관한플라톤의이론은지금의과학을통해사실이아님이판명되었지만,플라톤의‘대칭을통해자연을추적한다’는발상은향후2000년동안과학(특히물리학)의발전을견인해왔다.
또한플라톤의아이디어는현대과학자에게물리적실체를이해하기위한핵심적역할을해왔다.플라톤은‘동굴의인간’비유를통해인간은실제세계가아닌실제세계의그림자만을보고있는동굴속인간처럼제한된감각만을지니고있다고말했다.때문에플라톤은‘이세계의겉모습을초월한실체’를마주하기위해사물의복잡한외형을벗겨내그안에숨어있는정수(精髓)에도달하도록노력해야한다고했다.다시말해자연에서아름다움을느끼는사람이라면,실체를보는훈련을통해아름다움의진정한근원을찾아낼수있는것이다.과학과물리학이바로그열쇠다!
코페르니쿠스의지동설로쏘아진현대과학의불꽃은뉴턴을통해전방위적으로터지기시작한다.이때에이르러세계는관측과측정,기하학과방정식을통한정확한서술,그리고이모든것을종합하는수학체계를기반으로해체되기시작한다.뉴턴은‘분석과종합’을통해모든과학의수준을향상시킨인물로평가받는다.뉴턴은수학(무한수열과미적분학)과역학(만유인력법칙),광학(색이론)분야에서놀라운성과를이루었고,이후부터는자연과우주의본질이수학적으로해결되기시작한다.
현대물리학의새로운장을연인물인맥스웰은물질을담는그릇에불과했던‘공간’을우주를가득채운매질(媒質)로바꿔놓았다.맥스웰이전까지공간은그저텅비어있었을뿐이다.프랭크윌첵은맥스웰을가장위대한물리학자중한사람으로꼽는다.윌첵에따르면맥스웰은자연에수학적아름다움이존재한다면반대로아름다움에서출발해자연의법칙을추론하는것이가능할거라고예측한인물이다.맥스웰은이러한가정에따라빛의새로운형태를예견했다.그리고전기장과자기장이어우러져생성된파동의속도가빛의속도와같다는걸밝혀내,결국빛이곧전자기파라는사실을증명했다.
맥스웰이후부터과학자들은아름다움으로자연을규정해내기시작했다.수많은물리학자를비롯한과학자들이자연에숨어있는가장아름다운원리로대칭을주장했는데,그들에따르면심오한물리적법칙에는예외없이대칭이라는개념이존재했다.대칭은자연속에숨겨져만물을지배했고,그건그어떤원리보다도심플하고정확했으며,아름다웠다.
대칭의개념은갈릴레이,아인슈타인,에미뇌터,그리고20세기의물리학자들까지도매료시켰다.대칭이란‘변화없는변화’를의미한다.원을상상해보라.원을회전시켜도원의모양은변화가없다.갈릴레이에서아인슈타인으로넘어오면서대칭은우주전체를다스리는최상의원리로서자리매김했다.아인슈타인에의해시공간에국소대칭이존재한다(시공간에각기다른속도를더해도물리법칙은변하지않는다)는법칙이입증되었고,에미뇌터는이를확장시켜물리법칙이대칭적이기위해서는그에대응되는보존량이존재하며,그것은바로에너지라는것을밝혔다.결국물리학에서통용되는모든보존법칙들은자연이갖는대칭에서기원하며,그법칙들은아름다움을내포하고있는것이다.그리고그법칙들로이루어진이세계는필연적으로아름다울수밖에없는것이다.
아름다운세계,아름다운인간!
우리는하나의빛으로이세계에머물다간다!
역사를통틀어수많은과학자들이자신들의이론을발명해내면서질서와조화를추구했지만보다완벽하고순수한아름다움은이미이세계에존재하고있었다.태양계는정교한역학법칙에의해형성되어있었고,빛은불완전한인간의시각범위와상상력너머에서완벽하게존재하고있었다.자연역시대칭이라는강력한원리에따라구현되어있었다.어느하나,예외는없다.
프랭크윌첵은말한다.
“이세계는물리학의법칙을따르며,그법칙은아름다움을내포하고있다.”
결국이세계는본질적으로아름다움을가지고있는,하나의놀라운예술작품인것이다.세계는아름답다.프랭크윌첵은이책을마무리하며우리가자주잊어버리는사실에대해다음과같이이야기한다.
“당신과나는물질로이루어져있으며,물리학의법칙을따른다.당신과나는무언가를선택할수있으며,그결과에책임을져야한다.”
프랭크윌첵은결론내린다.결국이세계의구성요소인,자연의한부분을차지하고있는우리역시아름답기그지없는하나의놀라운예술작품이라고.프랭크윌첵은이책에서세계의아름다움을말하지만동시에우리인간역시그자연의일부이며,세계의한구성요소임을깨닫게함으로써우리가추구해야할궁극적인삶에대한태도를돌아보게한다.이책은자연을바라보는시각을넓히는동시에결론에이르러사유의영역을세계의차원에서인간개개인의차원으로환원시킨다.
우리모두는궁극적으로아름답게태어났다.아름다운생을만들어가는건물론각자의몫이다.하지만그사실을잊지만않는다면,우리는아름다운존재로서이세계에찬란한빛으로머물다사라질것이다(물리법칙에따라빛은계속나아가니까),라고프랭크윌첵은말하고있다.
행복한사람이란오늘하는일이자신의인생과연결되어있음을깨닫고영원의작업을구현하는사람이다.그러므로인간은자연의신성한과정을가능한한,비슷하게흉내내면서유한과무한을결합하는데힘써야한다.단명할존재라며자신을가볍게여겨도안되고,시간의신비를영원히밝히지못할것이라며눈앞에보이는현실을외면해서도안된다._제임스클러크맥스웰
