소년은 어떻게 과학자가 되었나 (재밌는 걸 하고 싶었다. 그것이 모든 것의 시작이었다.)

소년은 어떻게 과학자가 되었나 (재밌는 걸 하고 싶었다. 그것이 모든 것의 시작이었다.)

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Description
세계적 물리학자의 여정으로 본 과학의 세계
기초과학을 연구하는 과학자의 호기심과 탐구심
캘리포니아 공과대학교 수리물리천문학부 교수이자 세계적인 초끈이론 연구가인 오구리 히로시가 과학에 처음 흥미를 느꼈던 어린 시절부터 지금까지 자신의 삶을 이야기하며 실용을 추구하는 시대 기초과학의 의미가 무엇인지 살펴본다.

오랜 시간 물리학을 탐구해온 학자로서 자신이 이전 물리학자들에게 물려받은 물리학 자산을 바탕으로 어떻게 자신이 공부하고 연구했는지 들려주면서 과학자를 꿈꾸고 있는 학생이나 연구의 길을 가고 있는 연구자 등 학문에 뜻을 두고 있는 사람에게 필요한 것이 무엇인지 이야기한다.

좋은 것과 좋지 않은 것, 도움이 되는 것과 도움이 되지 않는 것으로 양분하는 사회에서 자연의 진리를 탐구하는 물리학자는 무엇을 지도로 삼아야 할까? 이에 대해 오구리 히로시는 사회에서 기초과학이 지닌 중요성을 이야기하며 과학을 직업으로 삼는 것이 어떤 의미인지 되돌아본다.
저자

오구리히로시

세계적이론물리학자로양자장론과양자중력이론,초끈이론의수학적구조를연구하여물리학의근본적인문제들을해결하는이론적도구를개발하고있다.
현재캘리포니아공과대학교카블리관교수이자월터버크이론물리학연구소소장을역임하고있으며,도쿄대학교국제고등연구소카블리수학물리연계우주연구기구기구장과아스펜물리학센터이사장을맡고있다.미국예술과학아카데미와미국수학협회의회원이기도하다.
교토대학교이학부를졸업하고동대학원에서석사와박사학위를취득했다.그후프린스턴고등연구소연구원,시카고대학교조교수,교토대학교조교수,UC버클리교수를역임했다.지은책으로는《수학의언어로세상을본다면》,《지구인들을위한진리탐구》(공저),《중력우주를지배하는힘》,《소립자론의랜드스케이프》,《강력과약력,힉스입자로우주의마법을풀다》,《오구리선생님의초끈이론입문》등이있다.
초끈이론연구로2008년미국수학협회의레너드아이젠버드상,2009년훔볼트연구상을수상했으며,이외에도2021년이휘소박사의석좌교수프로그램상,사이먼메모리얼상,함부르크상,자수포장,니시나기념상등을수상했다.과학감수를맡은3D영상작품〈9차원에서온사나이〉는국제플라네타리움협회최우수교육작품상을수상했다.

목차

한국의독자들에게ㆍ6

제1부지식을향한여행의시작
1장생각하는즐거움
전망대레스토랑에서지구의크기를재다ㆍ17
갓난아이도‘발견’의기쁨을느끼다ㆍ22
자유연구를하며시행착오를즐기다ㆍ23
자유서방에방임되다ㆍ26
블루백스와《만유백과대사전》ㆍ29
아르키메데스원리의설명을스스로생각하다ㆍ33
눈은하늘에서보낸편지다ㆍ37
공부의세가지목표ㆍ40
1장을마치며:여행을함께한‘종이책’들ㆍ43

2장생각하는방법을단련하다
입시를위해만난고대철학자들ㆍ49
데카르트가도달한진리탐구의방법ㆍ53
납득되지않았던칸트의《순수이성비판》ㆍ57
철학과과학의교류로탄생한새로운세계관ㆍ59
연구의가치는무엇으로정해지는가ㆍ61
물리학·수학의역사에서배운것ㆍ63
철학과역사가중요한이유ㆍ67
로마황제의가르침ㆍ70
수험참고서의명작들ㆍ72
의학부가아니라이학부,도쿄대학교가아니라교토대학교ㆍ75
물리학이란원래어떤학문인가ㆍ79
인생에서공부를가장많이한4년ㆍ81
프로베니우스정리와소바ㆍ83
파인만에게배운자유로운발상ㆍ86
《이론물리학강의》에서발견한아름다움ㆍ88
논문을읽는이유ㆍ90
교양의기초,리버럴아츠ㆍ91
글쓰기를배우다ㆍ93
영국문화원에서배운것ㆍ95
2장을마치며:영어실력을향상시키기위해서는무엇이필요한가?ㆍ98

3장물리학자들의영광과고뇌
양자역학완성의순간-하이젠베르크의《부분과전체》ㆍ103
나치독일에머물기로하다ㆍ106
‘우라늄클럽’에서원자폭탄개발을지도하다ㆍ108
은사보어와의이별ㆍ110
전쟁협력에대한갈등ㆍ113
대수학타입vs기하학타입ㆍ115
황폐된도쿄에서온소포ㆍ117
도모나가신이치로의〈독일에서의일기〉ㆍ120
‘자유로운낙원’에서멋진날들ㆍ123
리켄·니시나의원자폭탄연구ㆍ125
과학자로서의호기심vs사람으로서의윤리ㆍ127
과학의발견은선도악도아니다ㆍ129
기초과학은지도가없는여행-유카와히데키의《나그네》ㆍ132
개념을창조하다-슈뢰딩거의《생명이란무엇인가》ㆍ134
3장을마치며:‘개념’의사용에주의하라ㆍ138

제2부지식을향한여행
새로운지식을창조하다ㆍ143
대학원에서길러야할세가지힘ㆍ144
몇번이고다시공부한‘장의양자론’ㆍ150
‘늦었다’는조바심ㆍ152
고슴도치와여우에게배우다ㆍ154
“오구리는비뚤어진것을너무좋아해”ㆍ156
행운의여신의앞머리를잡다ㆍ159
미국유학vs도쿄대학교조수ㆍ163
이메일이도입되기직전의텔렉스ㆍ166
대한민국으로첫해외출장을가다ㆍ168
인도에서실종되다ㆍ170
행운은준비된사람에게주어진다ㆍ172
인도에서공중제비를돌다ㆍ176
프린스턴고등연구소로ㆍ178
박사학위가없는연구자들이우글우글ㆍ180
치열한경쟁의장인가,자유로운낙원인가ㆍ183
라마누잔의공식을초끈이론에이용하다ㆍ186
난부요이치로와의추억ㆍ190
시카고대학교로전직은실패ㆍ192
바흐를들으면서‘장난감끈이론’을풀다ㆍ194
보편성을가지는성과‘BCOV이론’ㆍ197
2부를마치며:스피치를위한전략ㆍ202

제3부기초과학을키우다
미국에서의커리어재도전ㆍ207
초끈이론의두번째혁명ㆍ210캘리포니아공과대학교로ㆍ212
12년간생각한것이성과를내다ㆍ214
대학운영에참여하다ㆍ216
언어의힘을철저하게키우는미국교육ㆍ217
지원자평가를위해아끼지않는에너지ㆍ220
33억엔의연구자금조달에성공하다ㆍ224
기적의연구소,아스펜물리학센터ㆍ229
일본에서나고자란사람이미국물리학유산의총재가되다ㆍ231
도쿄대학교의연구거점구상에참여ㆍ234
‘우주의수학’이란무엇인가ㆍ239
티타임에서탄생한분야융합의성과ㆍ243
IPMU탄생,그리고카블리의이름을단연구소ㆍ245
내가진지하게즐길수있는것은무엇일까ㆍ249
미션을잊어서는안된다ㆍ254
코로나19로가속화된기초과학의민주화ㆍ257
세계의속도에맞추지못하는일본ㆍ260
3부를마치며:시간과컨디션관리도중요한일ㆍ265

제4부사회에서기초과학이란무엇인가
동일본대지진으로되묻는기초과학의의미ㆍ271
과학은원래천문학에서시작되었다ㆍ274
바빌로니아와그리스의천문학이만나이룬발전ㆍ277
‘12세기르네상스’에서과학부흥이시작되다ㆍ279
대학과대학교수가탄생한12세기ㆍ282
기독교적세계관이받은충격ㆍ285
이성과기독교를양립시킨토마스아퀴나스ㆍ287
대학의죽음그리고부활ㆍ289
공학부탄생과대학역할의변화ㆍ292
목적합리성과가치합리성ㆍ293
바로손에잡을수있는열매를수확하기위해서는ㆍ298
쓸모없는지식의쓸모ㆍ300
가치있는연구는탐구심에서탄생한다ㆍ306

나오며ㆍ314
옮긴이의말ㆍ317

출판사 서평

20세기물리학진보의산증인오구리히로시
삶을통해과학을말하다
오구리히로시는138억년전우주의시작을연구하는세계적물리학자이다.현재캘리포니아공과대학교교수외에도카블리수학물리연계우주연구기구기구장과아스펜물리학센터이사장을맡고있는그는우주의근원에서시작된초기물질을하나의끈으로보는,20세기물리학개념인초끈이론에서다양한업적을이뤄냈다.
그는초끈이론이전자의기본적인성질조차설명하지못할뿐아니라,연구자가10명이채되지않았던시기에초끈이론을공부하기시작했다.주변에초끈이론을아는사람도많지않았고최신논문을받아보는데도3개월이상의시간이걸렸다.지금처럼웹상에서논문을즉시볼수있었던시대가아니었다.이런상황에서연구를시작했던그가이분야에서큰업적을이룰수있었던것은당시물리학의진보를바로바로도입해공부하고연구했기에가능했다.
전기기학과양자역학을통합해장의양자론(양자장론)을발전시킨20세기를대표하는물리학자리처드파인만,줄리언슈윙거,도모나가신이치로덕분에대학원에들어가자마자장의양자론에대해공부할수있었다.그후에드워드위튼이칼라비야우Calabi-Yau공간’이라는개념을활용하여그동안학계에서풀지못한문제를해결하는데,초끈이론으로우리가살고있는가로,세로,높이라는3차원을설명할수있게된것이다.이외에도오구리히로시는소립자이론이어떻게도출되는지밝힌‘초끈이론혁명’과10년후초끈이론이하나의이론이라는것이밝혀진‘제2의초끈이론혁명’등초끈이론에있어서굵직한역사의중심에서그진보를목격하며공부를해나갔다.
그후20세기물리학의유산을활용해초끈이론연구의다음관문을이어가는데이과정에서도파인만이만든‘파인만도형’이결정적역할을하게된다.그결과초끈이론의오랜과제인중력과양자역학의통합에응용할수있는‘BCOV이론’을만드는데성공한다.이업적으로물리학과수학에기여한공로를인정받아미국수학협회아이젠버드상을받았고,일본의니시나기념상을수상했다.

호기심많던소년,물리학자가되다
어린시절의오구리히로시는가족들과전망대레스토랑에서밥을먹다가불현듯창밖으로보이는지평선까지의거리가궁금해졌다.학교에서배운삼각법을떠올려근처의커피숍,지평선상,지구의중심을꼭짓점으로하는삼각형을그린후이를삼각법에대입해본다.시행착오를겪긴했지만풀어낸답은정답에가까웠다.호기심과관찰,생각만으로지평선의거리를알아낸경험은오구리히로시에게스스로생각하는즐거움을알게해준경험이었다.
초등학교때매주월요일마다자신이연구한것을커다란도화지에적어서발표하는‘자유연구’도그런즐거움을알아가는과정이었다.부모님의가게를다녀가는사람의수가하루동안어떻게변하는지궁금해진그는자유연구로그변화를조사해보는데여기서시간의폭에따라그래프모양이어떻게달라지는지그차이를생각해보며재미를느꼈다.
이렇게스스로생각하는즐거움을다양한방식으로확장해나간오구리히로시가가장좋아했던책은《만유백과대사전》이라는백과사전이었다.물리나수학뿐아니라철학과종교,세계사,미술까지세상의모든분야를모아놓은이책은그의지적호기심을충족시켜줬다.특히좋아했던부분은그리스의과학자와수학자들의이야기였다.책에나와있는피타고라스의증명말고스스로다른증명을생각해보고,부력에대한설명이마음에들지않아페트병과간장병,나사못으로직접실험해보면서관찰한것을토대로자신만의설명을생각해보기도했다.
이론물리학자의꿈을품게되고,그의연구분야인중력의세계를처음알게해준것도책을통해서였다.어린시절을지나학생이되고,연구자의길을가는과정에서도물리학뿐만아니라수학,철학,역사등다양한책을읽으며과학과이를둘러싼문제를관통하는사고력을키워나갔다.
138억년전우주의시작을설명하는초끈이론과같은어려운문제도관찰과사고의힘으로풀수있다는자신감은전망대레스토랑에서지평선의거리를풀어낸경험에서비롯되었다는그의말처럼‘스스로생각해나가는힘’이소년을지금의오구리히로시로이끈중심축이었다.

응용의시대,기초과학의의미를묻다
이책에는수많은물리학자가등장한다.양자역학의성질을고양이사고실험으로설명한에르빈슈뢰딩거를비롯하여리처드파인만,닐스보어,유카와히데키,도모나가신이치로등이들이어떻게연구하고,그과정에서어떠한갈등에부딪쳤는지를그리고있다.그중에서도하이젠베르크의《부분과전체》를통해원자폭탄개발을놓고물리학자들이고뇌하는모습을상세히다루는데이를통해물리학자의연구는자신의호기심,가치관뿐만아니라그연구를둘러싼사회,정치,문화와도연결되어있음을보여준다.자신의호기심을포기할것인지,위험을안고연구를감행할것인지와같은선택의문제도결국그문제가속한사회와문화를밑바탕에두기때문이다.이를통해오구리히로시는기초과학은과학이라는분야를넘어서우리가살아가는일상과불가분의관계라는메시지를전한다.
당장엔쓸모없는것처럼보이지만역사상인류에게큰혜택을가져다준발견은쓸모없을거라고생각했던연구에서나오는경우가많다.전자기술에널리사용되는,맥스웰이발견한전기와자기처럼그것이무엇에도움이될지모른채,발견그자체에가치를두고연구가시작되기때문이다.오구리히로시는이렇게시작된연구일수록보편성을가질수있을뿐만아니라우리일상과떼려야뗄수없는응용으로이어질수있는가능성을갖게된다고말한다.
기초과학의사회적가치는바로단번에보이지않지만그가능성또한누구도예측할수없다.

과학자에게필요한세가지힘
오구리히로시는해결하지못한자신의연구를무려20여년에걸쳐푼경험이있다.수학자라마누잔의공식을초끈이론에적용해서완성한박사논문이었는데,이렇게긴시간동안하나의문제를풀릴때까지포기하지않는모습은이후그의연구에서계속찾아볼수있다.
위상끈이론에서‘양’에대한방정식이풀리지않아막혀있을때그는일년가까이여기에만매달렸다.매일칠판앞에서,방에서,심지어지하철안에서도그생각하나에만몰두한다.그러던어느날파인만도형을이용해‘양’의방정식을풀어내는데성공하고,이는BCOV이론을만드는결정적역할을하게된다.
이렇게오랜시간연구에몰두해온학자답게오구리히로시는과학자의길을가거나연구자가되기위해길러야할세가지힘에대해이야기한다.새로운지식을창조하기위해서는고등학교나대학교에서와는다른공부방법이필요하기때문이다.
첫번째는문제를찾는힘,두번째는그문제를푸는힘,마지막은그문제를풀기위해끈기있게생각하는힘이다.현존하는지식과기술로성과를얻을수있는문제를찾고,필요한기술과지식을활용해서문제가풀릴때까지끈기있게생각하는힘이중요하고말한다.이세가지는오구리히로시가학자로오랜시간연구해오면서체득한것이기도하다.
실제박사과정의자격이주어지는‘박사후보자’가되기위해서는가치있는연구를수행할잠재력을가장중요하게여기는데,여기에는문제에대한답을찾을때까지‘끈기있게생각할수있는힘’도포함된다.이는박사과정뿐만아니라그후이어지는연구에서오구리히로시처럼20년이걸릴수도있고,그의동료처럼30년이지나도풀리지않는문제를연구할수도있기때문이다.