“정말,수식과도표없이도물리학을쉽게알수있다고요?”
물리를싫어하는사람들을사로잡은흥미로운물리학입문서
물리학하면많은사람이‘어렵다’,‘복잡하다’,‘어디에써먹어?’라는반응을보인다.심지어문과출신인사람들은물리학이자기와전혀관련없는별개의학문이라고여긴다.그들중물리학을공부하겠다고마음먹은사람도수식에질려금세포기하고만다.물리학이그렇게복잡하고어려운걸까?우리삶과동떨어진학문인걸까?
《물리학은처음인데요》는수식과도표없이오직글로만쓰인,보통사람들을위한물리학입문서다.물리학지식이백지에가까운,물리학과특별한인연이없던사람들도쉽게읽어내려갈수있는책이다.이책을읽은김상욱교수는“완전히어깨에힘을빼고물리철학의핵심만이야기”한책이라며“물리책에대한상식”에도전한책이라고극찬했다.
이책은고전물리학의탄생배경과물리학분야에혁명을일으킨상대성이론과양자론이성립되는과정까지흥미롭게들려준다.그렇다고해서물리학역사를개괄한책으로보면오산이다.저자는“우리눈에보이는세계가진짜”냐는도발적인질문을던진다.사실이것은물리학의궁극적인질문이기도하다.물리학은아주오랜시간,보이는것너머에있는진실을알아내기위해고군분투해왔다.그과정에서,물리적세계에서인간이어느위치에있는지돌아보게했다.이런점에서물리학은인문학적이다.
저자마쓰바라다카히코는대학에서학생들을가르치면서많은사람이물리학을싫어하고,심지어혐오한다는사실을알게되면서이책을쓰게되었다고한다.저자는그원인을사람들이어려운물리학계산때문에고통받았던경험에서찾았다.그래서저자는복잡한계산이아닌일상적인언어로물리학을설명한다.사람들이물리학의진짜즐거움을깨다는것이복잡한수식을능숙하게계산하는것보다더중요하다고믿기때문이다.
물리학을싫어하는학생들은한가지공통점을가지고있었다.바로어려운물리학계산때문에고통받은경험이었다.내용을제대로이해하기도전에비현실적인상황을가정한재미없는계산을강요당한결과물리학에질리고만것이다.이러한학생들에게는처음부터계산과함께물리학을가르쳐서는안된다.먼저물리학이라는학문의의미를일상의용어로충분히설명해줘야한다.그러면처음에는싫어하던학생도어느새물리학의즐거움을깨닫기시작한다._8쪽에서
우리는어쩌다가물리학을혐오하게되었을까
20세기최고의천재과학자인아인슈타인은‘학교에서가르치는수학’을싫어했다고전해진다.물론아인슈타인은중등학교시절까지는상당히수학분야에뛰어났다.하지만학교에서가르치는획일적인수학교육에대해서는전혀흥미가없었다.아인슈타인은물리학자에게는오랜성찰과직관으로생각하는것이더중요하다고생각했다.또한수학이전면에나서는물리학연구가과연합당한가에대한의문도가지고있었다.이책의저자인마쓰바라다카히코도아이슈타인의이러한생각에동의하고있다.물리학에서계산은꼭필요하지만계산이물리학은본질은아니라는것이다.계산은어디까지나물리학의도구일뿐이고,도구만있어서는연구를할수없다고말한다.물리학의진짜본질은자연계에대한통찰이고,그통찰을통해서자연계의본질을추구하는것이다.
계산은목적을이루기위한수단일뿐이다.물리학에서는계산을통해이론과현실을비교할수있다.또한계산을통해연구상의생각이현실세계에부합하는지확인하거나,이론적인모순이없는지검증할수있다.어쨌든물리학연구를하려면결국계산이필요하다는것도사실이다._27쪽에서
지금까지설명한바와같이물리학에서계산은필수지만계산이물리학의본질은아니다.계산은어디까지나도구일뿐이다.도구가없으면연구를할수없지만,도구만있다고해서연구를할수있는것도아니다.물리학의본질은자연계에대한통찰이다.통찰을통해자연계의본질을추구하는것이다.자연계를관찰함으로써자연계에대한통찰이옳은지그른지확인할때,계산과수학적인방법이필요하다.하지만애초에통찰자체는인간적인사고의결과다._40쪽에서
하지만우리는제도권교육과정속에서물리학이라는학문의의미를제대로이해하기도전에복잡한수식을활용한계산을능숙하게해야만한다는압박을받는다.우리가의미도모른채물리학을공부해야했던이유는‘더좋은대학을가야하니까’,‘그냥외워!공식이니까’등때문이었다.그래서자연스럽게물리학자체를싫어하거나혐오하게되고만것이다.
그런데물리학을배우며계산을잘하지못하면물리학자체를싫어하게되는경우는많다.왜그런안타까운일이일어나는것일까?미술과음악은명백히즐기기위해존재한다.자기가직접그림을잘그리고싶다거나악기를능숙하게연주하고싶다는사람은많다.즉뚜렷한동기가있다.연습하면누구나어느정도는할수있게되고,설사잘하지못하더라도다른사람의작품이나연주를즐길수있다.한편으로물리학을배울때는그러한동기가부족하다.자기가직접물리학연구와계산을잘하고싶어서공부하는사람도있기는하나그리많지는않다.대부분의미도모르는채로물리학을배우기시작했는데계산이어려워서결국싫어하게되는것이다._28쪽에서
그렇다면왜물리학을공부해야할까
현대물리학은인간의사고를지배하고있는상식을타파함으로써발전해왔다.뉴턴은천상세계와지상세계가똑같은법칙을따른다는사실을발견했고,아인슈타인은시간과공간이사람에따라다른것임을밝혀냈다.그결과,우리가세상을바라보는방식을바꾸게했다.이처럼물리학연구를하다보면현실세계가인간이생각하는이상과다르다고밝혀지기도한다.그리고이때이세계에대한인간의이해는더욱깊어진다.
물리학의목적은장대하다.한마디로이세계가어떤것인지,어떤원리원칙으로움직이는지,그본질은무엇인지를밝혀내는일이다.세계는매우다양한요소로구성되어있고,물리학은그모든것의본질을알아내려는것이다._30쪽에서
종교는인간의삶의방식에관한이상과가치관을제시하고,과학은자연계를있는그대로기술한다.과학과종교를서로대립하는것으로여기는사람도있지만,애초에이둘은목적이완전히다르다.과학에서인간의가치관을찾으려한다거나,종교에서과학적진실을찾아내려고하니충돌이생기는것이다._35쪽에서
돌이켜보면인간이있는장소를중심으로세계가돌고있다고생각했던낡은우주관은뉴턴의우주관,즉우주전체의공통적인시간과공간에서물체가운동한다는우주관으로인해뒤집혔다.그뉴턴의우주관도이번에는양자론과상대론으로뒤집혔다.양자론과상대론을바탕으로하는우주관은현재도유효하다.그렇다면언젠가새로운이론때문에오늘날의우주관이또다시뒤집힐날은과연올것인가?_249쪽에서
세계를가능한한이해하고싶다는소망이물리학연구를이끌어왔다.이책을통해전하고싶었던가장중요한내용은우리가사는세계가인간의상식적인감각과는전혀다른존재라는점이다.기존사고방식이통하지않는다는사실때문에화가날때도있고슬플때도있다.하지만이는다음단계로넘어가기위한원동력이다.역경을딛고일어서면그동안보이지않았던지평이열린다.물리학의우여곡절을살펴보면그러한사례가매우많기에,독자여러분이살아가는과정에도움이될만한요소도있을것이다._283쪽에서
우리의눈에보이는세계는진짜일까
그렇다면인간의눈에보이는세계는과연이세계의진짜모습일까?또한인간의존재는물리적세계속에서어떤위치에있을까?
상식적으로생각하면눈에보이지않을정도로작다해도,단지크기가작을뿐이지그밖의성질은우리주변의사물과다르지않을것으로여기게마련이다.하지만그상식또한잘못됐다.20세기물리학은미시세계가단지크기만작은세계가아니라는사실을밝혀냈다.원자수준의미시세계는우리가사는거시세계와완전히달랐다._103쪽에서
이책의원제〈눈에보이는세계는환상인가〉와도관련있는부분이지만,인간에게보이는세계자체는진정한세계의모습이아니며,뭔가다른세계같은것에서나타난무언가에가깝다.만약그렇지않았다면우리눈에보이는잡다한세계속에서항상성립하는물리법칙을찾아내지못했을것이다._284쪽에서
인간의존재가물리적세계속에서어떠한위치를점하고있는지도커다란수수께끼다.보이는그대로를설명하자면광대한우주속에서기적적으로지구라는생명이살기쉬운환경이생겨났으며,그곳에서태어난원시생물이이윽고인간으로진화했다는것이다.하지만그것만으로는인간이라는지성이의식을지닌채생각하고행동하는이유를이해했다고볼수없다.역시그곳에는아직배후에감춰진다른무언가가존재하는듯하다._285쪽에서
현대물리학은절대로하루아침에이루어지지않았다.오늘에이르기까지수많은우여곡절이있었다.그과정에서인간은끊임없이기존의사고방식을버려야했다.그래서물리학의발전과정은상식에대한도전이라고감히말할수있겠다.어떻게하면상식을타파할수있는지,그리고이를실생활에서활용할수있는지《물리학은처음인데요》가그길을제시해줄것이다.
