미술관에 간 물리학자 : 명화에서 찾은 물리학의 발견 (개정증보판)

서민아

저자:서민아
이화여자대학교물리학과를졸업하고,서울대학교물리천문학부에서‘빛과물질의상호작용’에관한연구로박사학위를받았다.미국로스앨러모스국립연구소연구원,한국과학기술연구원(KIST)및고려대학교융합대학원을거쳐현재는서강대학교물리학과교수로재직중이다.주요연구주제는테라헤르츠광학과나노과학이다.

전세계미술관을누비고수많은명화를만나며,르네상스이후예술가들에게가장큰영감을선사한뮤즈(muse)가‘물리학’이라는깨달음을바탕으로쓴『미술관에간물리학자』가2020년과학창의재단우수과학도서및한국출판문화산업진흥원세종도서로선정된바있다.이후전통회화기법을벗어난인상주의화가들의등장과현대물리학발전의기폭제가모두‘빛’이었다는사실에주목해,과학에서의빛과미술에서의빛을함께탐구해나가는『빛이매혹이될때』와과학자와예술가를꿈꾸는이들을위한에세이『우리는매순간빛을여행하고』등을펴냈다.

예술가들과협업해최신과학연구성과를예술작품을통해전달하는기획전시[사용된미래展(2019)],[재난감각展(2020)],[데이터정원展(2022)]에참여했다(수림문화재단과한국과학기술연구원공동주최).2024년‘세계빛의날’강연을포함해,여러대학과연구소등에서‘과학과예술의융합’을제로강연을하고있다.

개정판머리말_빛의파도끝에열린미술관
머리말_물리학은예술가들에게가장큰영감을선사한뮤즈였다!

Chapter1.빛으로그리고물리로색칠한그림
ㆍ그때태양에무슨일이있었던걸까?
:피테르브뢰헬,〈새덫이있는겨울풍경〉|소빙하기
ㆍ흔들리는건물결이었을까,그들의마음이었을까?
:오귀스트르누아르,〈라그르누예르〉·클로드모네,〈라그르누예르〉|파동과간섭
ㆍ오키프를다시태어나게한산타페의푸른하늘
:조지아오키프,〈흰구름과페더널산의붉은언덕〉|레일리산란과미산란
ㆍ신을그리던빛,인류의미래를그리다
:마르크샤갈,성슈테판교회스테인드글라스|퀀텀닷과나노입자의과학
ㆍ원자와함께왈츠를!“쉘위댄스?”
:오귀스트르누아르,〈물랭드라갈레트의무도회〉|포논과포톤의물리학
ㆍ하늘표정을그리고싶었던화가
:존컨스터블,〈건초마차〉|구름생성원리와구름상자
ㆍ아무것도아닌나를그리기까지
:렘브란트반레인,〈웃고있는렘브란트〉|빛의방향에따른광선
ㆍ서양화에는있고동양화에는없는것
:신윤복,〈단오풍정〉|빛과그림자
ㆍ평면의캔버스에서느껴지는공간감의비밀
:요하네스베르메르,〈우유따르는여인〉|원근법과카메라옵스큐라
ㆍ무지개,빛의신비를그리다
:얀반에이크,〈스태고지〉|굴절·반사·분산이만든자연예술

Chapter2.‘과학’이라는뮤즈를그린그림
ㆍ얼마나멀리서보아야가장아름답게보일까?
:조르주쇠라,〈그랑드자트섬의일요일오후〉|빛의본질과본다는행위의과학
ㆍ화폭에담긴불멸의찰나
:클로드모네,〈건초더미,지베르니의여름끝자락〉|프레넬법칙
ㆍ사랑의빛깔
:마르크샤갈,〈나와마을〉|영-헬름홀츠의삼색설
ㆍ볼수없는것을그리다
:바실리칸딘스키,〈노랑빨강파랑〉|음파와중력파
ㆍ작은우주를유영하는생명들
:구스타브클림트,〈아델레블로흐바우어Ⅰ〉|빛의파장한계와브라운운동
ㆍ반발하는만큼더견고하게응집하는색
:빈센트반고흐,〈노란집〉|보색대비
ㆍ나무도보고숲도보고자하는열망
:얀반에이크,〈겐트제단화〉|부분과전체
ㆍ‘일요일화가’의꿈
:앙리루소,〈잠자는집시〉|전자기유도현상

Chapter3.슈뢰딩거의고양이가그린그림
ㆍ무질서로가득한우주속고요
:잭슨폴록,〈가을리듬(No.30)〉|엔트로피와열역학제3법칙
ㆍ흐르는시간을멈출수있다면
:살바도르달리,〈폭발하는라파엘의머리〉|핵물리학
ㆍ상상이과학을만났을때
:르네마그리트,〈데칼코마니〉|메타물질
ㆍ불가사의한우주의한단면
:파블로피카소,〈아비뇽의처녀들〉|양자역학과양자체셔고양이
ㆍ태어나려는자는한세계를파괴해야한다
:블라디미르쿠쉬,〈해돋이해변〉|불확정성의원리와슈뢰딩거의고양이
ㆍ춤추는원자들
:앙리마티스,〈춤Ⅱ〉|원자모형,음의높낮이와파동
ㆍ낮은차원의세계
:피에트몬드리안,〈빨강,파랑,노랑의구성〉|낮은차원의물질과탄소동소체
ㆍ별이빛나는밤의과학
:장프랑수아밀레,〈별이빛나는밤〉|별의일생과은하충돌

Chapter4.물리학으로되돌린그림의시간
ㆍ〈모나리자〉를다알고있다고자신할수있는가?
:레오나르도다빈치,〈모나리자〉|빛의파장과침투깊이
ㆍ나치까지속인희대의위작스캔들
:요하네스베르메르,〈편지를읽는여인〉|테라헤르츠파분석
ㆍ빛을비추자나타난그림속에숨겨진여인
:빈센트반고흐,〈카페에서,르탱부랭의아고스티나세가토리〉|다양한빛을이용한비파괴검사
ㆍ우리는앞으로도미술관을사랑할것이다
:제이슨앨런,〈스페이스오페라극장〉|인공지능이지배하는세상에서그림보기
ㆍ그림속미스터리를풀다
:빈센트반고흐,〈해바라기〉|첨단과학기술을이용한그림분석
ㆍ그림의시간을되돌리는자
:레오나르도다빈치,〈최후의만찬〉|미술품복원

작품찾아보기

◎물리학은예술가들에게가장큰영감을선사한뮤즈였다!
물리학은만물의이치를탐구하는학문이다.구름은어떻게생겨나는가,우리는사물의형태와색을어떻게인지하는가,소리는어떤과정을거쳐전달되는가,끊임없이자전하는지구위에서어떻게떨어지지않고설수있는가…….물리학자는이처럼자연과우주의본질을묻고답하는사람들이다.그리고‘만물의본질’을각자의언어로파고든다는점에서과학자의길과예술가의길은크게다르지않다.
르네상스시대예술가들의뮤즈는‘인문학’이었다.문학,역사,철학,신학을토대로다빈치,미켈란젤로,라파엘로같은거장들은불멸의작품을남겼다.그러나르네상스이후예술가들의뮤즈는‘물리학’으로옮겨갔다.17세기를기점으로미술과물리학은서로닮은궤적을그리며나란히발전해나갔다.
현대물리학은‘상대성이론’과‘양자역학’이라는두축으로서있다.헤세가말했듯“태어나려는자는하나의세계를파괴해야한다.”20세기초등장한현대물리학은고전물리학의체계를송두리째흔들며새로운세계관을열었다.그출발은“빛은입자인가,파동인가?”라는근본적인질문이었다.17세기네덜란드의호이겐스는빛을파동으로보았고,영국의뉴턴은빛을작은입자의흐름으로보았다.이논쟁은수세기를이어갔고,결국20세기양자역학은빛이파동이면서동시에입자임을밝혀냈다(320쪽).
빛의정체를둘러싼논쟁이과학을진보시킨것처럼,미술계에서도빛을어떻게해석하고표현할것인가를두고수많은사조가나타났다.흥미롭게도미술에서빛을본격적으로탐구하기시작한시기는호이겐스가물리학에서빛논쟁을불러일으킨17세기네덜란드였다.렘브란트(100쪽)와베르메르(129쪽)는단순한조명에불과하던빛을그림의주체로끌어들였고,이는곧그들의정체성을규정하는화풍이되었다.
광학의도움을받은인상주의화가들은물체의색이결국‘빛의반사와투과’라는사실을이해했다.그들은캔버스를들고야외로나가빛에따라시시각각달라지는자연을포착하기시작했다.이어신인상주의,입체주의,야수파,초현실주의,옵아트등다양한사조가짧은기간동안연달아등장하며미술계는요동쳤다.이는빛의정체를밝히기위해수많은새로운이론이제시되고반박되며발전해온현대물리학의흐름과맞닿아있다(326~325쪽).

◎이성과감성의융합으로맺은꽃,캔버스에서피어나다!
“누군가는내그림에서시를보았다고하지만,나는오직과학만보았다.”
신인상주의화가쇠라의말이다.그는그림은선으로그려야한다는고정관념을깨고,광학과물리학을집요하게탐구하며점묘법을창안했다.〈그랑드자트섬의일요일오후〉한점을완성하기위해2년동안40여점의스케치와20여점의소묘를남겼다.캔버스를가득채운작은점들은물리학적계산과실험의결과였다(177쪽).
잭슨폴록은물감을흘리고튀기며온몸으로그림을그렸다.물감의흐름은우연과겹침의산물이었고,이는양자역학의핵심개념인‘불확정성원리’를떠올리게한다.입자의위치와속도를동시에정확히알수없다는이원리는,초기조건을알아도미래상태를완벽히예측할수없음을말한다.무질서가늘어나는방향으로흐르는엔트로피법칙처럼,폴록의그림은무질서속에서오히려자연을가장진실하게재현한다(274쪽).
고흐는생전에단한점의그림밖에팔지못했다.숨쉬듯그림을그렸으나,작품을팔지못한화가는궁핍할수밖에없었다.종이살돈도부족해그림뒷면에그림을그렸고,모델살돈이없어자신을모델삼아거울을보고자화상을그렸다.고흐의연인세가토리는모델이되어가난한고흐앞에섰다.그렇게탄생한그림이〈카페에서,르탱부랭의아고스티나세가토리〉다.광학기술이발전해엑스선,적외선,테라헤르츠파등다양한파장대의빛이미술품분석에활용되고있다.반고흐미술관이이그림을엑스선으로촬영했더니,놀랍게도밑그림에서다른여인의얼굴이나타났다!가난한고흐는캔버스를재사용했다.영원히묻힐뻔한그림이,빛덕분에되살아난것이다(392쪽).

◎학계가추천하고,독자가사랑한《미술관에간물리학자》
‘빛’에서‘인공지능’까지더확장된주제를담아개정증보판출간!
《미술관에간물리학자》는2020년첫출간이후학계와교육계,그리고수많은독자로부터지지를받아왔다.과학기술정보통신부우수과학도서,한국출판문화산업진흥원세종도서,서울대과학영재교육원추천도서등으로선정되는영예를안으며오랜시간과학분야의스테디셀러로자리매김했다.
이번개정증보판은물리학의오랜탐구대상인‘빛’에서부터,과학기술계는물론개인의삶까지근본적으로흔들고있는‘인공지능’에이르기까지,더욱확장된주제를예술작품을통해조명한다.〈수태고지〉를통해빛의굴절·분산·반사가만들어낸무지개의비밀을풀어내고(146쪽),〈겐트제단화〉와우리그림〈해학반도도10폭병풍〉,〈도시풍경(태평성시도)〉을통해나무와숲을동시에보고자하는상반된열망을충족하기위한과학자들이고안한‘현미경바느질’을조명한다(248쪽).밀레,뭉크,고흐가각각남긴〈별이빛나는밤〉을통해별의일생과은하충돌이라는우주의드라마를비춘다(352쪽).
또한인공지능이예술과과학의접점에던진충격을다룬다.2020년,인공지능프로그램에몇개의키워드만입력해생성된이미지〈스페이스오페라극장〉이권위있는미술전에서1위를차지하며뜨거운논쟁을불러일으켰다.이어2024년노벨물리학상은인공지능발전에기여한공로를인정해존J.홉필드와제프리E.힌튼에게돌아갔다.논란의중심에선〈스페이스오페라극장〉과한국근대기화가이인성의〈아리랑고개〉,고구려무용총의〈수렵도〉등을통해,인공지능이만들어갈미래사회와인간창조성의의미를되짚어본다(402쪽).
빛의본질을탐구하던물리학에서출발한‘파동’이화가에이르러사람들의마음을요동치게만드는예술이되었다.이책은물리학과미술의상호작용으로잉태된작품을통해현대물리학을풀어낸다.물리학자의시선으로그림을바라볼때,우리는전혀새로운감동을경험하게될것이다.