사회 통념 극복 과학자·사상가 소개10명의 삶, 꼬리에 꼬리 무는 이야기 세계에서 가장 유명한 천문학자이자 과학 커뮤니케이터였던 칼 세이건은 지구를 ‘창백한 푸른 점’이라고 부르면서 “인간은 광대한 우주 속 조그만 지구 안에 있는 보이지 않는 존재”임을 강조했다. 인간이 하찮은 존재라고 말하려던 것이 아니라 인간 중심적 사고에서 벗어나 더 큰 맥락에서 세상을 바라보라고 주문한 것이다. 상대성이론을 만든 아인슈타인은 과학을 통해 종교성의 핵심인 ‘무한에 대한 감각과 느낌’을 갖게 했다. 여성이 대학에 입학한다는 것이 하늘의 별 따는 것 만큼 어렵던 시절 수년간 노력 끝에 물리학의 길로 들어서 ‘과학 연구는 남성의 몫’이라는 편견을 깨고 노벨상을 두 번이나 수상한 마리 퀴리의 이야기는 언제 봐도 마음속 깊은 울림을 준다. 계몽주의 인권 단체인 조르다노 브루노 재단 설립자인 저자는 이 책에서 현대인의 세계관 형성에 영향을 미친 과학자와 사상가 10명을 이야기한다. 이 책의 독특한 점은 단순히 인류의 위대한 사상가와 천재를 소개하는 것이 아니라, 꼬리에 꼬리를 무는 식으로 한 인물의 삶을 통해 다음 인물의 등장을 소개한다는 점이다. 찰스 다윈의 진화적 사고가 아인슈타인의 상대성 이론으로 이어지고, 그의 생각은 마리 퀴리의 방사선 발견으로 연결되는 식이다. 칼 세이건의 생각이 2000년 전 그리스 철학자 에피쿠로스로부터 유래됐음을 보여주고, 망치를 든 철학자 프리드리히 니체, 카를 마르크스, 카를 포퍼와 연결되며, 마지막으로는 여러 분야의 새로운 발견을 종합해 현대 진화론을 정립한 줄리언 헉슬리에 도달하는 방식이다. 현대 사회는 인간의 뇌가 처리하기 어려울 정도로 매일 엄청난 양의 정보를 쏟아내고, 자기만이 옳다고 주장하는 목소리가 넘쳐나 잠깐만 방심해도 길을 잃기 쉬운 세상이다. 이런 상황에서 숱한 반대와 공격, 질시에도 기존의 통념을 깨고 나아간 위대한 사상가들의 삶이 보여주는 것은 명확하다. 익숙하고 편안함을 뛰어넘어 더 넓은 세상을 발견하고, 오랜 믿음을 의심하고 새로운 생각을 과감하게 드러내는 것만이 시대를 앞선 혁신을 이끈다는 것이다.

서울 서대문구가 연세대 이과대학과 공동으로 오는 29일 오전 10시부터 2시간여 동안 연세대 과학관 111호에서 ‘연세 과학 콘서트’를 연다고 11일 밝혔다. 이번 강연에서는 ‘천체물리학’과 ‘양자컴퓨팅’ 분야에 대한 청중들의 자연과학적 이해를 돕는다. 1부에서는 임연환 연세대 물리학과 교수가 초신성 폭발 후 남은 초고밀도 천체인 ‘중성자별’에 대해 청중들이 알기 쉽게 풀어준다. 중성자별 연구가 별의 최후를 이해하는 것은 물론 극한 상태의 물질, 중력, 상대성이론 검증 등 현대 천체물리학의 핵심 질문들과도 연결됨을 설명한다. 2부에서는 허준석 연세대 화학과 교수가 양자컴퓨팅의 기본 원리를 비롯해 양자 알고리즘이 중첩과 얽힘, 간섭을 활용해 어떻게 계산을 수행하고 해답을 도출하는지 그 과정과 핵심 아이디어를 소개한다. 이성헌 서대문구청장은 “연세대 교수진의 수준 높은 강의를 통해 자연과학적 소양을 제고하고 청소년들은 대학 전공 및 진로 탐색을 통해 장차 꿈을 현실로 만들 기회가 되길 바란다”고 말했다.

서울 서대문구가 연세대 이과대학과 공동으로 오는 29일 오전 10시부터 2시간여 동안 연세대 과학관 111호에서 ‘연세 과학 콘서트’를 연다고 11일 밝혔다. 이번 강연에서는 ‘천체물리학’과 ‘양자컴퓨팅’ 분야에 대한 청중들의 자연과학적 이해를 돕는다. 1부에서는 임연환 연세대 물리학과 교수가 초신성 폭발 후 남은 초고밀도 천체인 ‘중성자별’에 대해 청중들이 알기 쉽게 풀어준다. 중성자별 연구가 별의 최후를 이해하는 것은 물론 극한 상태의 물질, 중력, 상대성이론 검증 등 현대 천체물리학의 핵심 질문들과도 연결됨을 설명한다. 2부에서는 허준석 연세대 화학과 교수가 양자컴퓨팅의 기본 원리를 비롯해 양자 알고리즘이 중첩과 얽힘, 간섭을 활용해 어떻게 계산을 수행하고 해답을 도출하는지 그 과정과 핵심 아이디어를 소개한다. 더불어 양자컴퓨터가 화학, 물리, 재료, 정보보안 등 다양한 분야에서 실제로 어떻게 응용될 수 있는지 최신 동향과 전망을 다룬다. 이성헌 서대문구청장은 “연세대 교수진의 수준 높은 강의를 통해 자연과학적 소양을 제고하고 청소년들은 대학 전공 및 진로 탐색을 통해 장차 꿈을 현실로 만들 기회가 되길 바란다”고 말했다.

과학책에 익숙하지 않은 사람은 물론 과학책을 좀 읽었다는 독자들도 책 제목만으로는 무슨 내용인지 단번에 알아채기 쉽지 않다. 우리말 부제인 ‘일상적 삶은 어떻게 우주의 바다와 연결되는가’를 보면 조금 이해가 될 듯싶다. ‘역시 과학책은 어려워’라며 한쪽으로 밀어 놓기는 아직 이르다. 30년 넘게 입자물리학, 끈이론, 양자장이론을 연구한 이론 물리학자이자 과학 커뮤니케이터인 저자는 현대 물리학의 양대 산맥인 상대성이론과 양자역학을 이용해 일상의 삶이 우주 질서와 어떻게 연결되는지 꼼꼼하게 설명한다. 알베르트 아인슈타인의 상대성이론은 초고속으로 운동하는 사물들의 신비하고 이국적인 세계에 관한 이론이고, 양자역학은 극도로 미시적인 사물들의 이상하고 기묘한 세계를 지배하는 이론이다. 우리 직관과 동떨어진 두 이론이 보여 주는 현상들은 다른 세상 이야기처럼 느껴지고 우리 일상과는 전혀 무관한 것처럼 보일 수 있다. 그렇지만 우리 존재를 이루는 모든 측면, 우주를 이루는 삼라만상은 반드시 이 원리로 작동한다. 저자는 특히 상대성이론을 중심으로 우주를 설명하고 있다. 과학에서 상대성이라 하면 아인슈타인을 떠올리지만 ‘한 사람의 관점에서 본 속성을 다른 사람의 관점에서 본 속성으로 정확히 변환시킬 수 있는가’라는 상대성 개념은 이미 갈릴레오 갈릴레이에 의해 제기됐다. 갈릴레이가 제시한 개념을 20세기에 들어서야 과학적으로 정립할 수 있었던 것은 인간이 진화하면서 생존을 위해 쌓아 온 직관과 상식, 언어의 한계 때문이었다고 저자는 지적한다. 저자는 “과학에 배경지식이 없는 일반 독자도 우주의 근본 원리와 우주에서 우리가 차지하는 자리를 이해할 수 있도록” 썼다고 하지만 단숨에 읽어 내기는 쉽지 않은 것이 사실이다. 에너지, 운동, 물질, 질량, 파동, 매질, 힉스 장(field) 등 일상에서 접할 수 없는 개념들이 방 탈출 게임 속 장애물처럼 튀어나온다. 책 전체를 완전히 이해하지는 못하더라도 책을 읽고 나면 “현대 물리학이 주는 가장 큰 교훈인 ‘평범한 삶은 절대 평범하지 않다’는 점”을 이해하게 될 것이다. 장담컨대 책장을 덮을 때가 되면 어떤 식으로든 우리 세계와 우주를 이해하는 새로운 눈을 갖게 될 것이다.

“당장 돈이 되지 않는 기초과학은 미국 같은 부자나라나 하는 것이다. 우리는 응용에 힘쓰면 된다. 일본은 미국 기술을 가져다 성능 좋게 만들어 수출하면서 잘살지 않느냐.” 1980년대 기초과학 전공자들이 들었던 말이다. 기초과학을 ‘돈 많이 드는 취미’ 정도로 바라보는 인식이 깔려 있다. 당시에는 설득력 있어 보였다. 일본 경제가 정점에 이를 정도로 성장 중이었고, 그런 일본이 우수한 성능으로 개량한 고급 제품을 만들어 세계시장을 휩쓸었기 때문이다. 그러나 우리가 몰랐을 뿐 실제로 일본은 기초과학에 적극 투자하고 연구 성과도 많았다. 지금은 국민 다수가 단순한 응용이 아니라 근본적인 과학기술 연구개발(R&D)이 국가 발전에서 중요하다고 믿고 있다. 2024년 R&D 예산 삭감에 대해 과학자들이 문제 제기를 했을 때 사회로부터 폭넓은 지지를 받은 것만 봐도 알 수 있다. 기초과학 연구자들은 해당 연구에 어떤 쓸모가 있는지 자주 질문을 받는다고 한다. 한 과학자는 질문에 대한 나름의 일반적인 답을 준비해 다닌다고 했다. 요약하면 이렇다. 첫째 한국도 이제 선진국이므로 기초 없이 응용만으로 기술 발전을 할 수 없으며, 둘째 기초과학을 통해 창의력 있는 인재를 키울 수 있고, 셋째 국가의 지식과 문화 다양성에 기여한다. 모범 답안이다. 현실에서 기초과학의 성과가 기술혁신으로 이어지는 방식과 경로는 다양하다. 목적기초연구처럼 특정 목적에 연결된 연구 성과는 비교적 빨리 활용될 수 있다. 반면 순수기초연구의 경우 연구 성과의 미래를 점치기 어렵다. 때로는 수십년이 지난 뒤에야 활용되기도 하기 때문이다. 20세기 초 물리학에서는 많은 새로운 발견과 이론이 쏟아졌다. 핵물리학, 상대성이론, 양자역학, 방사선 연구 등이 있었고 아인슈타인, 마리 퀴리 등 수많은 과학 스타가 이 시기의 주역이었다. 이 중 엑스선, 방사선 등은 재빨리 활용됐다. 그러나 대부분은 물리학자에게나 흥미로운 문제일 뿐 현실과는 상관없어 보였다. 특히 핵물리학과 양자역학이 그랬다. 다만 핵물리학은 제2차 세계대전이라는 특수한 상황 속에 응용 가능성이 제기됐고 20~30여년 만에 원자폭탄 개발로 이어졌다. 수많은 연구자, 막대한 돈, 거대한 설비가 집중투자된 결과였다. 양자역학은 초기엔 과학자들 사이에서도 의견 일치가 쉽지 않을 정도였기 때문에 응용 가능성은 아예 언급도 되지 않았다. 그러나 양자역학 등장 100여년이 지난 지금 양자컴퓨터는 세계가 주목하는 첨단기술 중 하나가 됐다. 목적이 분명하게 설정된 연구과제가 아닌 이상 현장의 기초과학 연구자들에게 연구 결과 활용 가능성을 묻지 않았으면 좋겠다. 그들도 잘 모를 것이기 때문이다. 기초과학 연구는 국가의 미래를 위한 장기 투자다. 당장 급한 R&D에 비해 예산이 작고 우선순위가 밀릴 수는 있다. 그러나 장기적 안목에서 일정한 규모의 지속적이고 안정적인 지원은 정말 필요하고 중요하다. 이은경 전북대 과학학과 교수

‘양자역학’이라고 하면 많은 사람이 ‘양자컴퓨터’, ‘양자통신 기술’을 떠올리는 것이 고작이다. 좀더 관심이 있더라도 뚜껑을 열어 보기 전에는 죽었는지 살았는지 알 수 없다는 아리송한 개념인 ‘슈뢰딩거의 고양이’ 정도가 한계다. 올해는 양자역학 탄생 100주년을 기념하기 위해 유엔이 지정한 ‘세계 양자과학기술의 해’다. 100년 전에 도대체 무슨 일이 있었던 것일까. 1925년 7월 29일 24세의 젊은 독일 물리학자 베르너 하이젠베르크는 ‘독일 물리학 회보’에 “운동역학 및 기계적 관계에 대한 양자 이론적 재해석에 관하여”라는 제목의 논문을 투고했다. 하이젠베르크는 이 논문에서 그동안 선배 물리학자들이 골머리를 앓던 문제를 행렬로 쉽게 해결할 수 있는 ‘행렬역학’을 고안해 냈고 양자역학을 수학적으로 풀어낼 수 있게 됐다. 같은 해 또 다른 물리학자 에르빈 슈뢰딩거는 양자역학으로 물질의 상태를 설명할 수 있는 파동함수를 발표했다. 1905년이 상대성이론에서 기적의 해였다면, 양자역학에서는 1925년이 그런 해였다. 이후 많은 연구 성과가 쌓이면서 양자역학을 토대로 한 다양한 기술이 나왔고 양자컴퓨터와 양자통신 기술도 눈앞으로 다가왔다. 양자역학에 대해 일반인도 쉽게 이해할 수 있도록 돕는 책들이 잇따라 출간돼 관심을 끌고 있다. ‘우리집 강아지에게 양자역학 가르치기‘(21세기북스)는 ‘나의 첫 양자 수업’이라는 부제처럼 복잡하고 난해하게만 느껴지는 양자물리학 개념을 저자가 반려견 에미와 대화하는 방식으로 쉽고 재미있게 풀어낸다. 드라마와 영화 등 대중문화에서도 자주 언급되지만 실제로는 이해하기 어려운 ‘슈뢰딩거의 고양이 역설’은 물론 파동-입자 이중성, 불확정성 원리, 양자 얽힘, 터널효과 등 양자역학의 주요 개념들을 일상적 비유와 유머로 풀어내 과학이라면 눈살을 찌푸리는 이들조차도 부담 없이 읽을 수 있다. ‘측정이 현실을 결정한다’는 ‘코펜하겐 해석’을 반려견 간식 숨기기 게임으로 풀어내고, 양자 터널링 현상은 ‘땅을 파고들어 갈 필요 없이 뼈 찾기’로 설명하는 식이다. ‘이게 다 양자역학 때문이야’(문학수첩)는 양자역학을 해석하는 정론으로 자리잡은 코펜하겐 해석에 도전해 또 다른 방식으로 양자역학을 이해하려는 다양한 시도를 소개하고 있다. 하이젠베르크가 만든 행렬역학이라는 양자역학의 수학적 체계가 발표된 이후 “관측하는 순간 파동함수는 붕괴한다”는 닐스 보어의 붕괴이론은 양자역학의 거의 유일하고 완벽한 해석으로 자리잡았다. 이후 다른 방식으로 해석하려는 시도들은 모두 배척됐다. 양자역학의 기존 해석에 의문을 던지면 “닥치고 계산이나 하라”는 답이 돌아오기 마련이라는 것이다. 다른 양자역학 관련 대중서에서 흔히 볼 수 있는 뻔하지만 어려운 내용들이 아닌, 다양한 방법으로 양자역학을 해석하려는 다소 황당하기까지 한 과학자들의 시도를 보면서 양자역학에 대해 좀더 친근함을 느끼게 된다.

인간과 시간 사이 ‘시계’ 역할 설명‘시계 고치는 법’ 책 속 부록도 눈길 스위스 베른 특허국의 젊은 심사관 알베르트 아인슈타인은 두 도시의 시간을 하나로 맞추는 방법에 대한 특허를 곰곰이 보다가 재미있는 생각을 했다. 시간이라는 것은 시계에 의해 측정되는 것 이상도 이하도 아니라는 시간의 상대성을 떠올린 것이다. 그렇게 등장한 것이 현대물리학을 떠받치는 기둥 중 하나인 상대성이론, 그중 특수 상대성이론이다. 비슷한 시기, 약 64㎞ 떨어진 지역에서는 또 다른 혁명이 준비되고 있었다. 주인공은 스위스 시계 제작 중심지인 라쇼드퐁의 한 수출회사에서 통역 겸 사무직으로 근무하던 24살의 한스 빌스도르프. 그는 1904년 영국으로 이주한 뒤 스트랩에 시계를 고정하는 아이디어를 내놨다. 이전에도 비슷한 제품은 있었지만, 남자가 팔찌처럼 시계를 손목에 거는 것은 나약한 행위로 받아들여져 대중화되지 못했다. 빌스도르프는 영국인 앨프리드 데이비스와 손잡고 ‘빌스도르프 앤드 데이비스’라는 브랜드로 손목시계를 내놔 휴대용 시계의 패러다임을 바꿨다. 독일식 이름이 마케팅에 도움이 되지 않는다고 생각해 1908년 회사 이름을 바꿨다. 그 회사가 바로 명품 시계의 대명사 ‘롤렉스 워치 컴퍼니’다. 저자는 이처럼 시계와 시간에 숨겨진 이야기를 흥미진진하게 풀어내고 있다. 기존에 시계와 관련된 책의 저자들은 공학자나 물리학자, 과학사를 연구하는 역사학자가 대부분이었다. 그래서 읽기가 다소 지루했던 것도 사실이다. 이 책은 저자의 이력부터 눈길을 끈다. 눈을 가리고도 기계가 만든 시계와 손으로 만든 시계를 구분할 수 있다는 시계 제작 장인이자 영국 역사상 최초로 ‘시계학’으로 학위를 딴 박사님이다. 스마트폰으로도 시간을 알 수 있지만, 시계는 사라지지 않고 있다. 시간을 알려 주는 기능보다 요즘은 패션 액세서리로 자리잡았기 때문일 수도 있다. 그러나 저자는 “시계는 인간과 시간 사이의 관계를 반영하고 그 관계를 발전시키는 역할을 했다. 시계는 시간을 만들어 내는 것이 아니라 시간에 대한 우리의 문화적 인식을 보여 준다”며 시계의 영원성을 말한다. 시간을 측정하는 모든 장치는 세상을 세고, 측정하고, 분석하는 방식으로 인간의 일부가 됐다는 말이다. 책의 마지막에 ‘시계 고치는 법’이라는 부록도 눈길을 끈다. 

가수 윤하(37)가 유튜버 과학쿠키(본명 이효종·36)와 백년가약을 맺었다. 31일 스포티비뉴스 취재에 따르면 윤하는 전날인 30일 오후 6시, 서울 중구의 한 호텔에서 결혼식을 올렸다. 두 사람은 가족과 지인 등 약 80여명이 참석한 가운데 스몰 웨딩을 치렀으며, 축가는 가수 폴킴이 ‘모든 날, 모든 순간’을 불러 두 사람의 시작을 축복했다. 윤하의 남편 과학쿠키는 구독자 44만명을 보유한 과학 전문 유튜버로, 물리교사 출신이다. 양자역학, 상대성이론 등 어려운 과학 이론을 쉽고 흥미롭게 풀어내며 대중의 사랑을 받아왔다. 2018년에는 그의 콘텐츠가 과학기술정보통신부와 한국과학창의재단이 선정한 ‘우수 과학문화상품’으로 꼽히기도 했다. 윤하는 평소 우주와 과학에 대한 깊은 관심으로 ‘우주 여신’이라는 별명을 갖고 있다. 블랙홀의 경계면을 테마로 한 히트곡 ‘사건의 지평선’을 비롯해 ‘오르트구름’ ‘살별’ 등 그의 대표곡엔 과학적 상상력이 녹아 있다. 지난해에는 문화예술인으로는 유일하게 대통령의 우주 산업 관련 오찬에 초청받기도 했다. 과학이라는 공통 관심사를 계기로 가까워진 두 사람은 연인으로 발전해 부부가 됐다. 윤하는 결혼 소식과 함께 “인생의 든든한 짝을 만나게 됐다”고 밝혔고, 과학쿠키 역시 SNS를 통해 “사랑하고 있는 중”이라며 애정을 표현했다. 특히 결혼식이 열린 3월 30일은 윤하의 대표곡 ‘사건의 지평선’이 발표된 지 3주년이 되는 날로, 두 사람의 사랑이 윤하의 음악 인생과 맞물려 더욱 특별한 의미를 더했다.

‘탄생 100주년’ 양자역학 돌아보기핵무기·컴퓨터 개발 과정 흥미진진 양자역학의 개념을 설명할 때 ‘슈뢰딩거의 고양이’ 비유를 들곤 한다. 창문 없는 상자에 들어 있는 이 고양이는 방사성물질이 깨지면 독극물에 중독돼 죽을 수도 있지만 현재는 살아 있는, ‘살아 있지도 죽어 있지도 않은’ 상태에 있다. 입자가 중첩 상태로 존재하면서 서로 반대되는 두 가지 특징을 동시에 지닐 수 있다는 양자역학의 핵심을 설명한다. 오스트리아 출신 물리학자 에르빈 슈뢰딩거가 양자역학을 무너뜨리려고 생각해 낸 이야기가 이 분야를 대표하는 사례가 됐으니 그야말로 아이러니가 아닐 수 없다. 매사추세츠공대(MIT) 물리학과 교수이자 과학사 교수인 저자가 양자역학 탄생 100주년을 맞아 지난 한 세기를 돌아본다. 원자, 분자, 전자 등 물질의 기본단위에 대한 역학인 양자역학이 어디에서 왔고, 무엇인지, 어떻게 나아가고 있는지를 재미있게 소개한다. 책은 양자역학에 반대했던 알베르트 아인슈타인의 특수상대성이론과 하이젠베르크 행렬역학, 폴 디랙의 반물질 등 물리학이 맹렬한 속도로 현대화한 20세기 초부터 시작해 거인 과학자들의 발자취를 차례로 따라간다. 영화 ‘오펜하이머’(2023)로도 우리에게 익숙한 ‘맨해튼 프로젝트’와 히로시마 원자폭탄 투하를 비롯해 제2차 세계대전 이후 핵무기 연구 중 컴퓨터를 개발하고 발전시킨 과정, 냉전 당시 물리학자들의 사정 등이 흥미진진하다.

지동설, 뉴턴역학, 상대성이론, 양자역학 등 과학사에 한 획을 그은 진보 뒤에는 늘 과학자들의 자유로운 사고실험이 있었다. 빛의 속도로 움직이는 열차, 진공 속의 포탄 등 사고실험은 상상력과 창의력을 바탕으로 한다. 교양 과학 계간지 ‘한국 스켑틱’ 가을호(39호)는 ‘상상이 세상을 바꾸다’라는 커버스토리를 싣고 과학자들의 상상력이 어떻게 세상을 바꿔 왔는지를 보여 주면서 인공지능(AI) 시대에 인간 지능의 핵심은 ‘창의성’임을 강조했다. 국내 대표 과학기술학자인 홍성욱 서울대 과학학과 교수는 ‘SF는 사고실험이다’라는 글에서 “과거 공상과학이라고 불렸던 SF는 읽고 보는 이들에게 과학에서 사고실험과 비슷한 과정을 경험하게 한다”며 최근 SF 붐에 대해 긍정적 평가를 했다. SF의 역할은 새로운 가능성과 위험이 가득한 낯선 세상을 상상하게 하고 그 속에서 어떤 선택을 할 수 있을지 생각하게 하는 데 있다. 이는 과학에서 실제 실험 대신 가상적 상황을 상상해 실험을 수행하는 사고실험 과정과 같다고 홍 교수는 지적한다. 사고실험은 반사실적 요소를 통해 상상의 범위를 넓히고 세상이 다를 수 있다는 결론을 끌어내는 속성을 가지고 있어 과학뿐만 아니라 철학적 논증과 문학에서도 활용된다. 홍 교수는 그 사례로 19세기 작가 조지 엘리엇의 ‘미들마치’와 조너선 스위프트의 ‘걸리버 여행기’를 들고 있다. 미들마치는 ‘이혼이 허락되지 않는 사회에서 여성의 삶이란 무엇인가’를, 걸리버 여행기 중 죽지 않는 스트럴드브러그가 등장하는 장면은 ‘늙은 몸과 마음을 갖고 끝없이 사는 것이 진정한 행복인가’라는 생각을 하게 만든다는 것이다. SF는 사고실험을 장르 그 자체로 한다는 특징이 있다. SF의 시작이라고 불리는 메리 셸리의 ‘프랑켄슈타인’은 물론 리들리 스콧 감독이 만든 ‘블레이드 러너’의 원작인 필립 K 딕의 SF ‘안드로이드는 전기양의 꿈을 꾸는가’, 워쇼스키 형제의 SF 영화 ‘매트릭스’, 앤드루 니콜 감독의 ‘가타카’를 비롯해 올 상반기에 인기를 끈 류츠신의 ‘삼체’ 시리즈는 기술의 발달로 인해 인류가 맞닥뜨린 수많은 문제를 생각하게 만든다. 홍 교수는 “더 많은 사람이 사고실험에 참여하고 그 과정과 결과가 새로운 기술의 위험과 불확실성을 관리하는 참여적 거버넌스에 반영된다면 SF는 미래를 예언하는 것을 넘어 더 안전하고 인간적인 방향으로 미래를 만들어 나갈 것”이라고 강조했다.

심연의 우주 속에서 보석을 달고 밝게 빛나는 반지를 연상시키는 천체의 모습이 포착됐다. 최근 유럽우주국(ESA)은 제임스 웹 우주망원경이 포착한 퀘이사 ‘RX J1131-1231’의 이미지를 공개했다. 지구에서 약 60억 광년 떨어진 곳에 위치한 RX J1131-1231는 우주에서 가장 밝을 빛을 내는 천체인 ‘퀘이사’(Quasar)다. ‘준항성상 천체’(quasi stellar object)를 뜻하는 퀘이사는 수십억 광년 떨어져 있는데도 별처럼 밝게 빛난다고 해서 이같은 이름이 붙었는데, 오래 전부터 먼 초기 우주를 연구하는 과학자들의 관심을 끌어왔다. 특히 퀘이사를 이렇게 밝게 빛나게 하는 것은 중심부에 위치한 초대질량 블랙홀(Supermassive blackhole)로 주위의 가스와 먼지 등 물질을 게걸스럽게 빨아들여 소화시키며 높은 양의 에너지를 빛으로 내뿜는다.해당 사진을 보면 마치 우주에 다이아몬드가 박힌 반지처럼 보이지만, 사실 이는 중력렌즈로 인해 왜곡된 이미지다. 반지처럼 보이는 중앙에는 타원은하가 자리잡고 있으며, 퀘이사는 3개의 보석으로 보이지만 사실 중력렌즈 현상으로 복제된 것이다. 이를 이해하기 위해서는 아인슈타인이 100여 년 전 일반 상대성이론에서 예언한 중력 렌즈 현상을 이해해야 한다. 아인슈타인은 강한 중력은 빛도 휘게 해서 렌즈역할을 할 수 있다고 예언했다. 이 중력렌즈는 사물을 확대하는 점에서는 돋보기와 유사해 아주 멀리 떨어진 은하를 본래보다 밝게 보이게 하지만 초점이 없기 때문에 빛의 고리를 만들어내는등 상을 왜곡시키기도 한다. 중력렌즈는 곧 ‘우주의 돋보기’로, 이 역할을 해주는 것이 수많은 은하들이 모인 은하단이다. 이 은하단은 주위의 시공간을 왜곡시켜 이같은 중력렌즈 현상을 만들어내 더 멀리 뒤쪽에 떨어진 은하의 모습을 보여준다. ESA 측은 “은하와 같은 거대 천체가 더 먼 곳의 빛을 휘게 할 때 발생하는 중력렌즈 효과를 통해 천문학자들은 먼 퀘이사의 블랙홀 부분과 가까운 영역을 연구할 수 있다”면서 “퀘이사에서 나오는 X선 방출을 측정하면 중앙의 블랙홀이 얼마나 빨리 회전하는지 알 수 있으며 이는 향후 블랙홀이 어떻게 성장하는지에 대한 단서를 제공한다”고 설명했다.

심연의 우주 속에서 보석을 달고 밝게 빛나는 반지를 연상시키는 천체의 모습이 포착됐다. 최근 유럽우주국(ESA)은 제임스 웹 우주망원경이 포착한 퀘이사 ‘RX J1131-1231’의 이미지를 공개했다. 지구에서 약 60억 광년 떨어진 곳에 위치한 RX J1131-1231는 우주에서 가장 밝을 빛을 내는 천체인 ‘퀘이사’(Quasar)다. ‘준항성상 천체’(quasi stellar object)를 뜻하는 퀘이사는 수십억 광년 떨어져 있는데도 별처럼 밝게 빛난다고 해서 이같은 이름이 붙었는데, 오래 전부터 먼 초기 우주를 연구하는 과학자들의 관심을 끌어왔다. 특히 퀘이사를 이렇게 밝게 빛나게 하는 것은 중심부에 위치한 초대질량 블랙홀(Supermassive blackhole)로 주위의 가스와 먼지 등 물질을 게걸스럽게 빨아들여 소화시키며 높은 양의 에너지를 빛으로 내뿜는다.해당 사진을 보면 마치 우주에 다이아몬드가 박힌 반지처럼 보이지만, 사실 이는 중력렌즈로 인해 왜곡된 이미지다. 반지처럼 보이는 중앙에는 타원은하가 자리잡고 있으며, 퀘이사는 3개의 보석으로 보이지만 사실 중력렌즈 현상으로 복제된 것이다. 이를 이해하기 위해서는 아인슈타인이 100여 년 전 일반 상대성이론에서 예언한 중력 렌즈 현상을 이해해야 한다. 아인슈타인은 강한 중력은 빛도 휘게 해서 렌즈역할을 할 수 있다고 예언했다. 이 중력렌즈는 사물을 확대하는 점에서는 돋보기와 유사해 아주 멀리 떨어진 은하를 본래보다 밝게 보이게 하지만 초점이 없기 때문에 빛의 고리를 만들어내는등 상을 왜곡시키기도 한다. 중력렌즈는 곧 ‘우주의 돋보기’로, 이 역할을 해주는 것이 수많은 은하들이 모인 은하단이다. 이 은하단은 주위의 시공간을 왜곡시켜 이같은 중력렌즈 현상을 만들어내 더 멀리 뒤쪽에 떨어진 은하의 모습을 보여준다. ESA 측은 “은하와 같은 거대 천체가 더 먼 곳의 빛을 휘게 할 때 발생하는 중력렌즈 효과를 통해 천문학자들은 먼 퀘이사의 블랙홀 부분과 가까운 영역을 연구할 수 있다”면서 “퀘이사에서 나오는 X선 방출을 측정하면 중앙의 블랙홀이 얼마나 빨리 회전하는지 알 수 있으며 이는 향후 블랙홀이 어떻게 성장하는지에 대한 단서를 제공한다”고 설명했다.

가슴이 답답할 때 눈이 시리도록 푸른 하늘이나 별이 가득한 밤하늘을 보면 뻥 뚫리는 느낌이 든다. 하늘을 보는 것만으로도 답답한 마음이 풀리지 않을 때는 시간을 거꾸로 돌려 과거로 돌아가 잘못을 되돌리고 싶은 마음이 들기도 한다. 하늘, 별, 달, 그리고 시간은 고대인들부터 항상 궁금해했던 것들이다. 물리학에서도 중요한 연구 대상이기도 하다. 4월 과학의 달을 맞아 우주와 시간의 과학에 대해 재미있게 풀어낸 대중 과학서들이 잇따라 출간되면서 서점을 찾은 독자들을 유혹하고 있다.‘시간의 물리학’(휴머니스트)에서 천체물리학자인 저자는 허버트 조지 웰스, 아서 클라크, 아이작 아시모프 등 SF 작가들의 소설 속 시간여행 가능성을 분석한다. 시간여행이라는 아이디어에 담긴 과학적 실체를 탐색하고 이를 아인슈타인, 칼 세이건, 미치오 카쿠 등이 탐구한 상대성이론, 블랙홀, 멀티버스 등에 관한 연구와 비교한다. 이를 통해 시간에 관한 9단계 사고 실험을 보여주며, 멀티버스 속에서라면 각종 타임 패러독스가 발생하지 않는다고 말한다. 저자는 “SF 작가들이 제시한 시간여행은 과학 논문이 콕 집어내지 못한 과학적 진실을 부각한 경우도 드물지 않다”고 말한다.‘시간은 되돌릴 수 있을까’(북라이프)는 시간에 관해 좀 더 진지하게 접근한다. 스티븐 호킹의 마지막 제자로 양자 중력 이론을 전공한 저자는 시간의 역행 가능성을 대담하게 설명한다. 시간의 방향과 속도는 무엇이 결정하는지, 시간의 역행 가능성을 암시하는 시간의 양자화, 수축과 팽창을 반복하는 순환 우주까지 현대 과학 최전선에서 일어나는 흥미로운 연구 성과에 상상력을 더해 설명한다. 엔트로피 증가 법칙에 따르면 자연계 모든 물질은 한 방향의 성질만을 갖기 때문에 시간의 역행이 일어나기는 어렵지만, 양자역학 관점에서 시간이 소립자로 구성돼 있다고 한다면 소립자의 움직임은 불확정성 상태이기 때문에 시간이 거꾸로 가는 것도 가능하다. 이 때문에 현재도 시간의 방향성에 대해서 과학계는 여전히 논쟁 중이다.그런가 하면, ‘우주의 수학’(플루토)은 우주가 놀라울 정도로 수학적 법칙으로 지배된다는 사실을 보여준다. 행성의 운동을 설명하는 케플러 법칙과 물체의 운동을 정확하게 설명한 뉴턴의 만유인력 법칙, 아주 작은 원자 세계부터 우주에서 발생하는 폭발까지 모든 종류의 에너지 변환에 대한 지식을 보여주는 아인슈타인 방정식의 아름다움을 어렵지 않게 설명한다. 우주가 믿기 어려울 정도로 수학적 법칙을 따른다는 것을 여러 사례를 만난다면 우주와 법칙, 수학 사이의 신비로움을 새삼 느끼게 된다.

빅뱅이 일어나고 약 40만 년 후 우주를 균일하게 채워온 태초의 우주 빛이 과학자들에게 암흑물질의 비밀로 안내하는 보물지도 역할을 할 수 있을 것으로 예측된다. 우주 마이크로파 배경(CMB)은 우주를 자유롭게 여행하기 시작한 최초의 빛을 말한다. 그 빛의 여행은 전자와 양성자가 첫 번째 원자를 형성할 수 있을 만큼 우주공간이 팽창하고 냉각된 후에 비로소 시작되었다. 즉, 전자가 더 이상 광자를 산란시키지 않음에 따라 우주는 비로소 흐릿한 상태에서 투명한 우주로 바뀌었다. 흔히 ‘마지막 산란 표면’으로 알려진 CMB는 새로이 업그레이드된 SPT-3G 카메라에 의해 포착되었다. SPT-3G는 남극망원경에 연동되어 있는데, 이 카메라를 5년 동안 작동하여 초기 우주의 데이터에서 이 같은 현상을 포착할 수 있었다. 이는 앞으로 우주 암흑물질을 비밀을 푸는 흥미로운 과학적 사실을 예고해주는 것이다. 아르곤 국립연구소 과학자 자오디 판은 “CMB는 우주론자들을 위한 보물지도”라면서 “온도와 양극화의 미세한 변화는 우주의 초기 단계를 엿볼 수 있는 독특한 창을 제공한다”고 밝혔다. 그러나 보통 해적의 보물지도가 그렇듯 이 암흑물질의 보물지도도 읽을 수 있는 열쇠가 필요하다. 이 우주 보물지도의 경우, 암흑물질의 분포는 알베르트 아인슈타인이 1915년에 발표한 중력이론인 일반 상대성 이론을 통해서만 드러난다.아인슈타인과 함께 우주 비밀지도 읽기 천문학자들은 모든 은하계가 거대한 암흑물질 헤일로(halo)로 둘러싸여 있다고 믿고 있다. 사실, 이 신비한 형태의 물질은 놀랍게도 우주 전체 물질의 68%를 차지한다. 그러나 암흑물질은 전자, 양성자, 중성자로 구성된 원자(baryon, 중입자)로 구성되지 않기 때문에 빛과 상호작용하지 않는다. 그러나 암흑물질은 질량이 있으며 중력과 상호작용한다. 여기가 바로 일반 상대성 이론이 등장하는 지점이다. 아인슈타인의 중력이론은 질량을 가진 모든 물체는 3차원 공간과 1차원 시간으로 구성된 4차원 시공간 곡률을 만든다고 말한다.배경 광원의 빛이 이 시공간의 곡률을 통과하면 경로가 휘어진다. 은하와 같이 질량이 큰 물체의 경우 빛의 경로를 크게 왜곡시킴으로써 배경의 대상을 다른 위치로 이동한 것처럼 보이게 한다. 극단적인 경우, 이 중간 물체를 통과하는 빛은 물체 주위에서 다양한 각도로 구부러진 경로를 취할 수 있다. 즉, 하나의 대상이 때로는 여러 지점에 동일한 이미지로 나타날 수 있다는 뜻이다. 이 효과를 중력렌즈라고 하며, 제임스웹 우주망원경과 같은 장비는 초기 우주의 희미한 은하계를 보는 데 중력렌즈 효과를 잘 잡아낸다. 이 효과의 보다 미묘한 버전인 중력 마이크로 렌즈를 사용하면, 암흑물질에 대해 더 많은 정보를 확인할 수 있다. 그러나 우주 전역에 걸쳐 거미줄처럼 뻗어 있는 암흑물질의 분포 그림을 얻으려면 과학자들은 우주 전체에 똑같이 널리 분포한 광원이 필요하다. 따라서 CMB는 암흑물질 렌즈 조사에 이상적인 조명이 될 수 있다.특히 SPT-3G는 건조하고 안정된 대기를 가진 먼 남극에 위치한 남극망원경을 이용하는만큼 이미지 데이터를 수집하는 데 최적의 조건을 자랑한다. 이 같은 이점을 이용한 조사과정에서 아인슈타인의 일반 상대성이론에 대한 증거를 추가적으로 확보할 수 있었다. “암흑물질의 분포에 대해 더 많이 알수록 암흑물질의 본질과 오늘날 우리가 살고 있는 우주를 형성하는 역할을 더 잘 이해할 수 있게 된다”라고 자오디 판은 설명한다. 새로운 분석은 2018년 단 몇 달간의 작업 결과임에도 불구하고 CMB 렌즈 측정이 이 분야에서 경쟁력이 있음을 증명해 보였다. 이번 연구 결과는 과학자들이 또 다른 오랜 우주 미스터리, 즉 우주의 가속 팽창을 주도하는 알려지지 않은 힘인 암흑 에너지의 본질을 해결하는 데 도움이 될 수 있을 것으로 기대된다.

①빌어먹을 양자역학독설·욕설까지 동원 ‘오류 논파’과학적 사고 할 수 있게 도와줘②공간, 시간, 운동물리학 수식들 정면으로 돌파 물리 법칙의 진짜 의미 알려줘③최소한의 과학 공부문과 출신 과학덕후의 과학사의학·경제 등 키워드로 풀어내 흔히 가을이 독서의 계절이라고 하지만 사실 겨울만큼 책 읽기 좋은 시기는 없다. 날씨가 추워 자꾸 따뜻한 실내를 찾게 되는 만큼 책을 친구로 만들기 좋은 때다. 과학기술을 빼고는 현대사회를 이야기할 수 없는 만큼 과학책에 눈을 돌려 보는 것도 나쁘지 않다. 최근 언론매체에서는 양자컴퓨터, 양자통신 등 양자 기술을 자주 언급한다. 한국 정부도 양자 과학기술을 육성하겠다고 나서고 있다. 양자가 뭔지 궁금해 인터넷 검색이라도 할라치면 도무지 알 수 없는 말들로 설명된 양자역학과 맞닥뜨리게 된다. 겁먹을 필요는 없다. 양자물리학자인 호주 시드니공대 교수가 쓴 ‘괴짜 교수 크리스 페리의 빌어먹을 양자역학’(김영사)를 펼치면 양자역학을 우습게 보게 될지도 모른다. 양자 기술이 주목받으면서 ‘치유의 양자장’, ‘양자 의식’ 등 양자물리 개념을 아무데나 갖다 붙이며 대중을 현혹하는 경우가 많다. 저자는 독설과 욕설까지 동원해 헛소리들을 논파하면서 이들에게 무엇이 진짜 양자역학인지 알려 준다. 특히 구체적 사례를 통해 사람이 어떤 유형의 오류에 빠지기 쉬운지 알려 주고, 유사과학과 선동적 주장에 빠지지 않고 과학적으로 사고할 수 있도록 돕는다는 점은 이 책의 가장 큰 장점이다. 어려운 수식과 이론을 피해 쉽게 설명하는 대중 과학서를 읽는 단계를 넘어섰다면 ‘공간, 시간, 운동’(바다출판사)을 펼쳐 보는 것도 괜찮다. 미국 존스홉킨스대에서 물리학과 자연철학을 강의하는 저자는 물리학에서 나오는 수식을 은유나 비유로 대체하지 않고 정면 돌파하며 물리 법칙의 진짜 의미를 알려 준다. ‘우주의 가장 위대한 생각들’ 3부작 중 첫 번째인 이 책에서는 17세기 뉴턴의 고전역학부터 20세기 아인슈타인의 상대성이론까지 다룬다. 수식 없는 과학 교양서로 기본 개념을 파악했다면 방정식 속으로 과감히 뛰어들어 진짜 자연의 경이로움을 느껴 보라고 저자는 유혹한다. 수학을 포기한 사람이라도 물리 방정식의 의미를 이해하려는 호기심이 있다면 도전할 만하다. 이도 저도 싫고 그저 미디어에 등장하는 과학기술 이야기를 이해할 수 있을 정도의 지식이면 충분하다고 생각하는 사람이라면 ‘최소한의 과학 공부’(웨일북)도 좋은 선택이다. 고등학교만 졸업하면 과학, 수학과 등을 돌리는 한국에서 성인들에게 과학은 전문가들이나 하는 것으로 취급받아 외면당했다. 또 뒤늦게 과학에 관심을 갖고 공부해 보려 해도 진입 장벽이 높다. 문과 출신으로 과학정책 업무를 오랫동안 담당했던 저자가 현대사회에서 꼭 필요한 과학 지식을 압축적으로 담아냈다. 특히 의학, 정치, 경제, 철학이라는 키워드로 과학사를 풀어내고 있다. 책의 저자들은 “과학을 몰라도 세상 사는 데 문제는 없다. 그렇지만 복잡한 현대사회를 더 잘 살고 싶다면 과학을 아는 것은 꼭 필요하다”고 입을 모은다.

20세기 초반은 ‘물리학의 시대’였다. 1899년 독일 물리학자 막스 플랑크가 ‘플랑크상수’를 발견하면서 견고했던 고전물리학의 세계를 뒤흔들기 시작했다. 1905년에는 아인슈타인이 특수상대성 이론, 광전효과, 브라운운동 관련 논문 3편을 내놔 세상을 놀라게 했다. 미시세계에서 관찰된 특정 현상을 설명할 수 없는 고전물리학을 대체하는 양자역학이 만들어진 때이기도 하다. 인류의 지식 체계를 완전히 바꿔 버린 현대물리학이 등장해 수많은 과학자가 치열한 논쟁을 벌였던 20세기 초 한반도는 일제강점기라는 암흑의 시대였다. 식민지 조선에서는 아인슈타인이나 상대성이론, 양자역학을 전혀 몰랐을까. 놀랍게도 1921년 아인슈타인이 노벨물리학상을 수상하기 전부터 조선에서는 상대성이론이 화제가 됐고 대중 강연이 신문지상에 연재됐다. 1922년 11월 18일자 ‘동아일보’에는 ‘아인스타인은 누구인가’라는 제목으로 기획기사가 실렸다. “아인스타인 박사가 독일의 대학교수로 받는 월봉은 독일 지폐가 전쟁 전의 시세이면 일화 일만이천 원에 상당하지마는 작금의 시세로는 삼십삼 원 미만이라 한다. 조선인 순사보다도 더욱이 가련치 아니한가.” 책을 읽다 보면 누가 이런 놀라운 과학사의 뒷얘기를 풀어냈는지 궁금해진다. 저자는 베스트셀러 ‘판타레이’를 쓴 민태기 박사다. 한국형 발사체 ‘누리호’ 엔진 개발에 참여했던 공학자로 과학사를 전공하지 않은 비전문가가 사료를 꼼꼼하게 검토해 한국 과학사의 잃어버린 고리를 찾아냈다는 점은 놀랍다. 저자는 이 책을 통해 일제강점기 우리 선조들은 과학에 대해 무지하거나 무기력하지도 않았다는 점을 강조한다. 시대의 아픔과 비극을 과학 공부로 이겨 내려고 했던 조선인에게 ‘과학’은 ‘자립과 자강’이었다. 100년 전 조선에서 과학 관련 기사가 크게 실리고 교양으로 과학을 공부했다는 사실이 흥미진진하지만 과학기술의 시대라면서도 큰 이벤트가 있을 때만 반짝 관심을 갖는 현재 한국 과학계의 현실이 대비돼 씁쓸함이 남는다.

“미래로달아나서과거를본다, 과거로달아나서미래를보는가, 미래로달아나는것은과거로달아나는것과동일한것도아니고미래로달아나는것이과거로달아나는것이다.” 천재 시인 이상이 1931년 9월 12일 ‘조선과 건축’에 발표한 시 ‘삼차각설계도: 선에관한각서5’ 중 일부다. 이 시는 당시 첨단 물리학 연구 결과인 상대성이론과 양자역학을 활용한 것으로 알려져 있다. 월간 문예지 ‘문학사상’ 6월호에는 ‘문학 안에 나타난 과학’이라는 제목의 특집으로 과학이 문학 속에서 어떻게 다뤄지고 있는지를 분석한 글 3편이 담겼다. 석영중 고려대 노어노문학과 교수는 ‘도스토옙스키의 문학 그리고 과학’에서 “도스토옙스키는 전통적 리얼리즘 소설을 쓰면서도 당대 과학 트렌드를 반영하는 서사를 구축하고 인문학의 지적 전통 가장 깊은 곳에 과학 의미를 심어 이후 SF 작가들에게 영감의 원천이 됐다”고 강조했다. 특히 ‘카라마조프가의 형제들’이나 ‘지하생활자의 수기’에서 도스토옙스키는 과학적 패러다임을 모델로 인간의 본성과 행동을 재정의하려는 시도를 주인공들의 대화 속에 녹여 비판했다. 석 교수는 “도스토옙스키가 과학만능주의를 기반으로 한 무한 질주가 가져올 부정적 결과를 어느 디스토피아 SF 작가보다 첨예하게 예견했다”고 설명했다.시인이자 이상 연구자인 김상현씨는 ‘1931년, 이상의 시에 나타난 상대성이론과 양자역학’에서 이상을 ‘남다른 시대 감수성과 놀라운 물리학적 사유’를 갖춘 시인으로 보고 1931년 8월 11일 발표한 시 ‘운동’은 상대성이론을 문학에 적용하기 위해 쓴 시라고 해석했다. 7부작 시 ‘삼차각설계도: 선에관한각서’를 보면 지난해 노벨물리학상 수상 업적인 양자얽힘을 이용한 양자 전송 아이디어를 이상이 어렴풋이 상상했음을 알 수 있다고 김씨는 주장했다. 그는 “이상의 천재성은 과학이라는 일종의 시대 정신을 탁월하게 읽어 냈다는 데 있다”고 말했다. 김범준 성균관대 물리학과 교수는 과학과 문학의 공통점을 ‘만약’(if)을 가정할 수 있다는 데서 찾았다. 물리학자의 ‘if’는 같은 자연법칙 아래 크기, 질량, 속도 등의 조건이 달라질 때 세상이 어떻게 변하는지 상상하는 것이다. 과학의 if가 문학으로 구현된 대표 작품은 현재 가장 유명한 SF 작가 테드 창의 단편 ‘네 인생의 이야기’다. 테드 창은 단편에서 미분 형태의 인과율적 시각으로 세상을 바라보는 인간에 견줘 적분의 형태로 과거, 현재, 미래를 구분하지 않는 외계인 헵타포드를 등장시켜 삶의 의미를 되새기게 한다고 김 교수는 지적했다. 문학사상 측은 “과학의 세계는 문학 작품의 소재와 아이디어를 넘어 작품을 더 깊이 바라보게 하고 새로운 해석을 가능하게 하는 실마리를 제공하는 경우가 많다”며 문학과 과학에 더 많은 만남이 필요하다고 강조했다.

“…미래로달아나서과거를본다,과거로달아나서미래를보는가,미래로달아나는것은과거로달아나는것과동일한것도아니고미래로달아나는것이과거로달아나는것이다.…” 천재 시인 이상이 1931년 9월 12일 ‘조선과 건축’에 발표한 시 ‘삼차각설계도:선에관한각서5’ 중 일부이다. 이 시는 당시 첨단 물리학 연구 결과인 상대성이론과 양자역학을 활용한 것으로 알려져 있다. 제목에서 ‘선’은 현대 물리학의 출발점인 광선(빛)을 의미하고 ‘각서’는 광선에 대한 깨달음을 의미한 것이다. 한 때 건축엔지니어로 활동하기도 한 이상의 작품은 문학자들뿐만 아니라 과학자들도 관심을 갖고 연구하는 사례가 많다. 그런데 도스토옙스키의 ‘카라마조프의 형제’에도 당대 과학이 숨어있다고 하면 믿을 수 있을까. 월간 문예지 ‘문학사상’ 6월호에는 ‘문학 안에 나타난 과학’이라는 제목의 특집으로 과학이 문학 속에서 어떻게 다뤄지고 있는지에 대해 분석한 3편의 글이 실렸다.석영중 고려대 노어노문학과 교수는 ‘도스토옙스키의 문학 그리고 과학’이라는 글에서 “문학과 과학의 관계를 논하려면 무엇보다 SF라고 하는 특정 장르를 환기해야 한다”라면서 “도스토옙스키는 전통적 리얼리즘 소설을 쓰면서도 당대 과학 트렌드를 반영하는 서사를 구축하고 인문학의 지적 전통 가장 깊은 곳에 과학 의미를 심어 이후 SF 작가들에게 영감의 원천이 됐다”라고 강조했다. 석 교수는 도스토옙스키의 소설은 인문학적 사유와 과학적 사유가 만나는 접점을 짚어주는 동시에 과학기술의 질주가 가져올 부정적 결과를 그 어느 디스토피아 SF 작가보다 첨예하게 예견했다고 설명했다. 시인이면서 이상 연구자인 김상현 씨는 ‘1931년, 이상의 시에 나타난 상대성이론과 양자역학’에서 이상은 ‘남다른 시대 감수성과 놀라운 물리학적 사유’를 갖춘 시인으로 1931년 8월 11일 발표한 시 ‘운동’은 상대성이론을 단순히 소재로 삼은 것이 아니라 상대성이론을 문학에 적용하기 위해 쓴 시라고 해석했다. 같은 해에 발표된 7부작 시 ‘삼차각설계도:선에관한각서5’ 역시 최신 현대물리학 이론이 적용됐다. 김 시인은 이 시에서는 지난해 노벨물리학상 수상 업적인 양자 얽힘을 이용한 양자 전송에 관한 아이디어를 이상이 어렴풋이 상상했음을 알 수 있다고 주장하기도 했다. 그는 “이상의 천재성은 과학 지상주의의 시대를 그 어떤 작가보다 탁월하게 읽어냈다는데 있다”라면서 “이상의 시를 통해 물리학적 상상력에 관한 연구가 더 많이 전개되길 희망한다”라고 말했다.김범준 성균관대 물리학과 교수는 역사에서는 ‘만약에(if)’를 가정할 수 없지만 과학은 문학에서처럼 ‘if’를 가정할 수 있다는 점에서 공통점이 있다고 지적한다. 물리학자의 사고실험 ‘if’는 물리학의 자연법칙은 같지만 크기, 질량, 속도 같은 조건이 달라질 때 세상이 어떻게 변하는지를 상상하는 것이다. 김 교수는 현재 가장 유명한 SF 작가 테드 창의 ‘당신 인생의 이야기’는 이런 과학에서 if가 문학적으로 구현됐다고 말하고 있다. 사람은 미분 형태의 인과율적 시각으로 세상을 바라보지만 테드 창의 단편 ‘네 인생의 이야기’에는 적분의 형태로 과거, 현재, 미래의 시간이 구분되지 않는 헵타포드 외계인을 등장시켜 삶의 의미를 다시 바라보게 한다고 지적했다. 문학사상 측은 “과학의 세계는 문학 작품의 소재와 아이디어를 넘어 작품을 보다 깊이 바라보게 하고 새로운 해석을 가능하게 하는 실마리를 제공해주는 경우가 많다”라며 문학과 과학의 관계를 설명하면서 좀 더 많은 만남이 필요하다고 암시하고 있다.

“상상이 과해 망상이 돼도 속지만 않으면 현실이다.” 독일의 철학자이자 수학자 라이프니츠의 말이다. 하지만 속지 않기란 무척 어렵다. 망상이라 아무리 얘기해도 들리지 않는다. 보이는 것 모두 일상과 같아 망상이라고 받아들이기 어렵다. 익숙하니 오히려 속는다. 이와 달리 일상이 뒤집히는 변화도 있다. 비유하자면 가상현실, 증강현실 디지털 안경만 껴도 세상이 바뀐다. 보이는 것이 일상과 다르니 절대 속지 않는다고 믿지만 사실은 현실이다. 전자는 현실 같은 상상 세계고, 후자는 상상 같은 현실 세계다. 현실 같은 상상 세계와 상상 같은 현실 세계를 수학과 물리학 이론으로 표현한 과학자가 바로 아인슈타인이다. 각각 특수상대성과 일반상대성이론이었다. 특수상대성이론은 로렌츠 좌표변환으로 시간과 공간을 바꿔 엄청난 물리학적 상상이 가능한 세계로 이끈다. 블랙홀, 우주 기원, 시간여행 같은 것이다. 하지만 이 이론으로 상상한 세계는 지금과 크게 다르지 않다. 중력도, 질량 간 인력도 작용한다. 유클리드기하학이 그대로 적용된다. 이와 달리 일반상대성이론이 이끈 세계는 차원 자체가 다르다. 쉽게 상상할 수 있는 세계가 아니다. 지금 알고 있는 세계로 이해할 수 있는 것은 인접한 두 물체 간의 관계일 뿐이다. 유클리드기하학과 힘이란 중력에서 벗어나 ‘지오데식’이란 새로운 기하 평면에서 떠다니듯 움직인다. 작용하는 힘이 없으니 바로 옆 존재를 통해서만 세상을 이해할 수 있다. 중요한 것은 함께하는 바로 옆 생명이라 말하는 듯하다. 일반상대성이론은 중력은 원래 없었는데 인류가 발명한 후 믿어 스스로 중력의 힘에 구속돼 왔다고 말한다. 중력과 같은 예를 사회에서 찾으면 중앙집중 권력이다. 지금 사회의 모든 현상은 뉴턴역학의 중력을 이용해 물리학적으로 설명할 수 있다. 아인슈타인의 일반상대성이론은 중력을 없애 중앙집중 권력이 사라진 사회를 상상하도록 도와준다. 권력형 정부와 국제기구, 중앙집중형 은행, 그리고 자본으로부터 벗어난 인류를 상상할 수 있다. 이는 중앙집중을 벗어난 분산형 디지털 세상을 꿈꾸는 블록체인과 맥을 같이한다. 뉴턴역학을 이었지만 한계를 극복한 일반상대성이론을 현실 세계에서 물리적으로 실현한 모델이 블록체인이다. 블록체인 세계에서는 중앙집중형 힘인 권력은 사라진다. 오직 만나서 거래한 순간만 중요하다. 바로 옆 존재와의 관계만 중요하니 권력에서 벗어난 새로운 질서가 형성될 수 있다. 바로 옆 생명과의 관계가 생태계 복잡성의 출발이라 주장한 심층 생태학과 닮았다. 거래한 블록체인 장부가 세계 속 모든 관계를 설명하니 말이다. 일반상대성이론의 세계는 이제 막 시작됐을 뿐이다. 새로운 세상이 열리기 전 저항과 부작용도 생기고 있다. 암호화폐 코인 거래가 대표적인 예다. 블록체인 가면을 쓴 자본의 속임수다. 자본주의가 그렇게 쉽게 사라지겠는가. 하지만 한번 태동한 큰 움직임은 모든 중앙집중형 권력의 근원이었던 자본을 서서히 밀어낼 것이기에 새로운 세계질서의 형성을 기대할 만하다고 아인슈타인이 속삭이는 듯하다.

흑체복사·상대성이론·양자역학 ‘물리학 전성시대’로 이끈 성과들‘원폭 투하’ 최악의 역사도 만들어시장 요구가 현대과학 발전 동력과학자, 시장의 요구 부추기기도 찰스 디킨스의 소설 ‘두 도시 이야기’는 “최고의 시절이자 최악의 시절, 지혜의 시대이자 어리석음의 시대였다. 믿음의 세기이자 의심의 세기였으며, 빛의 계절이자 어둠의 계절이었다. 희망의 봄이면서 절망의 겨울이었다. 우리 앞에는 무엇이든 있었지만 한편으로 아무것도 없었다”는 문장으로 시작한다. 역사는 어떤 이에게는 찬란했겠지만, 다른 이에게는 절망의 시대로 기억되기도 한다. 과학의 역사에도 이런 양면성이 분명히 있다.‘불확실성의 시대’의 부제가 ‘찬란하고 어두웠던 물리학의 시대 1900~1945’라고 붙은 이유도 그래서일 것이다. 19세기 말 물리학계에서는 ‘물리학의 완성이 눈앞에 다가왔다’는 기대감과 함께 ‘더이상 연구할 것이 없는 한물간 학문’이라는 인식이 공존했다. 그렇지만 20세기 시작과 함께 그런 생각에 균열이 시작됐다. 이제는 연구소 이름으로 더 익숙한 독일의 이론물리학자 막스 플랑크는 1900년 10월 7일 수많은 과학자가 찾아 헤맸던 흑체복사 공식을 만들어 냈다. 사생활에서도 학문적으로도 보수적이었던 플랑크는 자신의 발견이 그토록 지켜 왔던 근대 물리학의 체계를 뒤흔들 것이라고는 상상하지 못했다고 한다. ‘불확실성의 시대’는 플랑크가 흑체복사 이론을 만든 1900년부터 제2차 세계대전을 일으킨 일본의 히로시마와 나가사키에 원폭이 투하되는 1945년까지 현대물리학의 역사와 주요 장면, 인물을 시간순으로 보여 준다. 상대성이론과 양자역학이라는 현대물리학의 두 기둥이 세워지는 과정을 바로 옆에서 보는 듯 생동감 있게 묘사해 읽는 재미를 더한다. 저자는 20세기 초반을 ‘경이로운 시대’로 만든 성과들이 두 차례의 세계대전이라는 복병을 만나면서 인류를 두려움을 떨게 만드는 결과로 이어졌다고 분석했다. 영국 런던대 과학기술학(STS) 교수 존 에이거가 쓴 ‘20세기, 그 너머의 과학사’는 ‘불확실성의 시대’에서 기술한 내용을 포함해 냉전시대 우주개발 경쟁, 사이버네틱스, 인공지능, 생명공학까지 최근 100년을 훌쩍 넘는 시대 전반의 과학사를 살펴보고 있다. 그렇지만 ‘불확실성의 시대’와는 결이 다르다.20세기 과학의 발전은 이전 시대처럼 과학자의 호기심과 의욕이 추동한 것이 아니라 국가와 기업이라는 시장의 필요에 따라 발전해 온 부분이 더 크다고 저자는 말한다. ‘불확실성의 시대’에서는 과학자들이 시대의 흐름에 어쩔 수 없이 이끌려 갔다는 시각이 강하지만, 이 책에서는 그런 면도 있지만 과학자 스스로 국가와 시장의 필요를 부추겨 왔음을 부인하기 어려울 것이라고 꼬집는다. 최근 들어 과학자들의 연구에 일반인들이 참여하고 과학기술정책 형성 과정에도 시민의 참여가 필요하다는 ‘시민과학’에 대한 목소리가 커지고 있다. 과학기술의 여러 과정에 대중이 참여하기 위해서는 과학 성과에 맹목적으로 열광을 보내는 태도보다는 과학기술에 대한 균형 잡힌 시각이 우선돼야 한다. 물론 대중이 과학자들처럼 어려운 과학이론을 일일이 알 필요까지는 없다. 현대 과학기술이 어떤 방식으로 형성돼 왔는지를 이해하는 것만으로 충분하다. 그래서 이 두 책은 과학기술 시대를 살아가는 현대인이라면 반드시 읽어 봐야 한다.