'yes24 리뷰어 클럽 서평단 자격으로 작성한 리뷰입니다'
물리학은 언제나 세상에서 가장 어려운 개념이다. 일단 수학이 들어있고, 세상의 원리를 설명하다 보니 한 두가지를 알아서만은 쉽지 않다. 하지만 물리학은 생각보다 우리 실생활에 밀접하게 사용되고 있고, 당장 핸드폰만 봐도 물리학의 총체에 가깝다. 그래선지 여러 물리학도들이 대중에게 다가가기 위해 수많은 물리학 교양서를 써냈다. 이 책도 그 중에 하나이다. 전체적인 물리학의 판도와 역사를 최대한 단순하게 정리하고 설명했다.
하지만 비슷한 교양서들 중에서는 중상급의 난이도로 보인다. 고전물리학쪽 정도에서는 그래도 평소의 교양과 과거 학교에서 배운 친근함으로 조금 돌파가 가능하지만 현대로 넘어오면서부터는 사실 설명을 들어도 바로 이해가 쉽지 않다. 일단 그림이 머릿속에서 쉽게 그려지지 않는다. 하지만 이 책은 그것을 돕는 쉬운 삽화를 넣지는 않았다. 그래서 난이도가 더 올라가는 편이다. 그럼에도 불구하고 단계별로 나눈 목차와 소제목으로 정리한 핵심이 돋보인다.
게다가 이 책은 가볍게 역사와 과정을 서술하면서도 추가적으로 물리학도로서의 솔직한 단점과 철학적인 문제, 역사가 나아가야 하는 방향과 개괄적인 총정리를 통해 바로 그려지지 않더라도 대충 물리학이 이렇다라는 것을 알 수 있게 많은 노력을 기울였다. 친절하게 더 읽을거리를 소개해 줄 정도로 말이다. 하지만 그렇더라도 물리학은 어렵다. 그래도 알고는 넘어가야 이해는 못하더라도 양자물리학처럼 쓰이지 않을까. 아무리 벗어나려 해도 이미 우리는 물리학에 붙잡혀 살고 있으니까. 그리고 저자의 물리학에 대한 애정이 느껴진다. 사랑은 언제나 이해할 수 없다.
**교양 물리학을 조금이라도 이해한다는 수준에서도 어렵긴 하다.
***수포자들에게 한 줄기 희망은 여전히 가늘다.
****물리학을 몰라도 핸드폰을 쓸 수 있음에 감사하다.
*****따라서 물리학자들과 공학자들에게 감사한다.
******그래도 핸드폰 가격은 더 내릴 수 없을까.
*******요금제라도 양자역학으로 내려줬으면 좋겠다.
********우주를 보자니 크고 멀고 나를 보자니 작고 암울하다.
*********암흑에너지는 분명 우울함과 관련 있을 것이다.
**********빛이 있기에 그림자가 있는게 아니라 안 보이는게 있기에 빛도 있나보다.
***********자연도 젊어지기 위해 죽어가는구나 싶다.
************그러니까 죽지 않으려는 욕심은 새것을 안 만드려는 독점욕과도 같은가.
*************젊기 위한 욕심도 질투일지 모른다.
**************그래서 젊음이 짧은가 보다.
***************타임머신이 개발되면 일단 젊어지려고들 할 것 같다.
****************양자역학 피부 미용이 나올지도. 피부의 시간을 돌려드립니다.
*****************어설프게 현대 물리학을 이해하고나서 탄생한게 여러 사이비 과학들이었다.
******************하지만 사이비에 의존하고 싶을때도 있다.
*******************무당이 어느 나라에서건 완전히 없어지지 않는 이유.
********************불확정성, 우연, 불확실성은 분명 더 많다. 그니까 무당이...
*********************인과관계는 사실 인간적이고 컴퓨터 적인것일지 모른다.
**********************이유가 있고 납득이 돼야만 받아들이려는 습성.
***********************하지만 이유가 없다면 허무하니까.
************************불교는 진즉에 그걸 깨달은 것일까. 공(空)을 외치는 것을 보면.
*************************그래서 공복에는 배가 고프다. 많이 고프다.
**************************식욕, 수면욕을 계산하는 물리학은 없는 것인가.
***************************과학의 초반에는 돈이 되지 않지만 후반에는 돈이 된다.
****************************그래서 과학자들이 가끔은 무모한 것 같다.
*****************************과학자와 작가가 천대받으면 안 된다. 무에서 유를 창조하는 사람들이다.
******************************정확히는 유를 재해석 하는 것이겠지만.
##인상적인 문구들##
##새로운 관점도 제공하려 합니다. 우리 물리학자들은 이런 관점을 받아들이는 법을 배웠지만, 이 관점을 '골수'전문가를 제외한 '외부'사람들에게 전하는 데는 서툴렀습니다. 예를들어 아원자 규모에서는 분리된 입자들이 아주 멀리 떨어져 있어도 즉각적으로 서로 소통합니다. 이건 상식에 어긋나는 일이죠. 비국소성이라는 이 속성 때문에 궁극적으로 우리는 공간의 구조 자체를 완전히 새로 이해해야 할 입장에 놓였습니다.
##복잡한 수학 이야기를 꺼내지 않고서 게이지 불면성, 이중성, 영원한 급팽창, 홀로그래피 원리, 등각장론, 반 드지터 공간, 진공에너지 같은 용어를 설명하고 물히학에 대한 진정한 통찰을 전달하기란 만만치 않습니다.
##시간과 공간의 본질, 양자역학의 다양한 해석, 심지어는 실재 그 자체의 의미 등 물리학의 최전선에서 접하는 심오한 개념을 다루다 보면 철학적이고 형이상학적인 사색에 빠지고 싶은 유혹이 들지만, 그런 유혹에 너무 휩쓸리지 않게 조심하겠습니다. 그렇다고 물리학에 철학이 필요없다는 의미는 아닙니다.
##과학의 진보는 멈출 수 없으며, 진보는 항상 좋은 것입니다. 무지보다는 지식과 계몽이 언제나 나은 법입니다. ~더글라스 애덤스가 이렇게 말한 적 있죠. "언제라도 무지에서 오는 경외감보다는 이해에서 오는 경외감을 택하겠다.~널리 뿌리 내리고 있던 과학적 관점이나 오래된 이론이 단 한 번의 세심한 관찰이나 실험 결과만으로도 쓸모없는 퇴물이 되어 새로운 세계관에 자리를 내줄 수 있다는 점입니다.
##하지만 우리는 은하를 한데 붙들어 매는 암흑물질이나 우주를 찢어발기는 암흑 에너지의 본질도 여전히 이해하지 못하고 있습니다. 왜 우주의 속성이 항성, 행성, 생명의 존재가 가능하도록 그렇게 미세하게 조정되어 있는지, 과연 다중우주가 존재하는지, 우리가 지금 보고 있는 우주를 탄생시킨 빅뱅 이전에도 무언가가 존재했는지 등 여러 가지 근본적인 질문에 대해서도 답을 내놓지 못했습니다.
##반면 어둠 속을 뒤지는 연구자는 검증하기 어려운 대단히 독창적이고 사변적인 개념들을 만들어냅니다.
##아름다움이 꼭 단순성에만 있지는 않습니다. 위대한 미술 작품이나 음악 작품에서 그렇듯이 물리학 현상에서도 엄청난 복잡성에 아름다움이 깃들기도 합니다.
##우리는 세상만물이 원자로 이루어져 있고, 원자의 종류가 유한하다는 것을 압니다.~우리 몸을 비롯해서 태양, 달, 별 등 우주에 조재하는 모든 것이 100가지 종류도 안 되는 원자로 구성된다는 것을 밝혔으니까요.
##양자역학이 없었다면, 우리는 현대 전자공학의 토대인 반도체의 작용을 이해하거나 실리콘칩을 발명할 수 없었을 겁니다.
##자연이라는 책은 수학이라는 언어로 적혀 있다. ~이렇게 광범위한 척도를 다루는 과학은 물리학 말고는 없습니다.
##물리학과 학생이라고 늘 배우는 것은 아니지만, 사실 마땅히 배워야 할 것들입니다. 다름 아닌 보편성, 대칭성, 환원주의입니다.
##45억년의 세월 동안 이런 시간 차이가 축적되어왔기 때문에 사실 지구의 핵은 지각보다 2년 반 정도 더 젊습니다.
##아인슈타인의 상대성이론은 가장 짧은 시간 간격과 가장 긴 시간 간격에 모두 똑같이 잘 들어밪습니다. 하지만 이런 보편성도 딱 거기까지입니다. 가장 작은 길이와 시간의 척도에서는 일상세계의 물리학이 붕괴되기 떄문에 그것을 양자역학의 예측으로 대체해야 하죠.
##문제는 이 대칭성이 아직 발견되지 않은 몇 가지 아원자 입자의 존재를 예측하고 있다는 것입니다. 그 존재가 실험적으로 입증이 될 때까지 초대칭성은 그저 깔끔하기만 한 수학적 개념으로 남을 수밖에 없습니다.~즉 물질, 에너지, 공간, 시간을 다루는 소위 '고전적'세계를 기술하는 물리법칙이 개별 원자의 세계로 내려오면 작동하지 않는다는 사실일 것입니다.
##물리학자가 반드시 배워야 할 중요한 교훈이 하나 있죠. 상식을 무조건 믿지는 말라는 것입니다. 상식적으로 생각하면 지구는 편평해 보입니다.~양자세계에서 무슨 일이 일어나는지 제대로 이해하려면 단순한 직관에 바탕을 둔 여러 가지 일상적 개념을 버려야만 합니다. 감각을 무작정 믿지 않도록 배우는 것은 물리학자들이 철학자들에게서 물려받은 소중한 기술입니다.
##1905년에 아인슈타인이 시간이 공간과 깊은 수준에서 서로 연결되어 있음을 밝히면서 뉴턴의 세계는 무너져 내리게 됩니다.
##물체가 땅으로 떨어지는 이유는 항상 시간의 흐름이 가장 느린 곳으로 움직이기 때문이라 할 수 있습니다. 더 천천히 늙으려고 하는 것이죠. 정말 아름다운 설명이 아닌가요?
##상대성 이론은 공간이 매끄럽고 연속적이라 말합니다. 이것을 점점 더 작은 영역까지 확대해 들어가면 결국에는 현대 물리학의 두 번째 기둥인 양자역학의 영역에 도달하죠. 모든 것이 모호한 이곳은 우연과 불확실성이 지배합니다.~우리에게 연속적인 것으로 익숙한 많은 물리적 속성이 아원자 척도까지 들어가보면 사실은 불연속적(아날로그가 아니라 디지털)입니다.
##우주에서는 여기가 빅뱅이 일어났떤 장소라 주장하며 깃발을 꽂을 수 있는 장소가 없습니다. 빅뱅은 우주 모든 곳에서 일어났습니다.~빅뱅이론을 뒷받침하는 다른 증거들도 많습니다. 가벼운 원소가 상대적으로 풍부한 것도 그중 하나죠. 우주에서 보이는 모든 물질의 질량 중 3/4정도는 수소의 형태로 존재하고, 나머지 1/4정도는 그다음으로 가벼운 원소인 헬륨입니다.
##우주에서 우리를 찾아온 빛을 연구함으로써 우주의 성분에 대해 알 수 있다는 것은 과학에서 가장 아름다운 사실 중 하나입니다.
##양자역학 규칙들은 원자들이 어떻게 결합해서 분자를 이루는지도 규정하기 때문에 양자역학이야말로 모든 화학의 토대로 할 수 있습니다.
##규칙을 이용해서 세상을 예측하고 기술을 발명하는 데서 만족하면 됩니다. 손을 부들부들 떨고 머리카락을 쥐어뜯으면서 본질을 고민하는 문제는 철학자들에게 넘겨주는 것이죠. 결국 현대의 전자공학을 창조할 수 있게 해준 양자역학의 발전이 없었더라면, 지금 제가 사용하는 이 컴퓨터도 존재할 수 없었겠죠.
##계가 질서가 있고 특별한(낮은 엔트로피) 상태에 있으면 유용한 일을 하는 데 사용할 수 있습니다.~하지만 계가 평형에 도달하면 엔트로피가 극대화됩니다. 그 안에 들어 있는 에너지는 쓸모가 없죠. 따라서 어떻게 보면 세상을 굴리는 데 필요한 것은 에너지가 아닙니다. 낮은 엔트로피죠. 만약 모든 것이 평형 상태에 놓여 있다면 아무 일도 일어나지 않습니다.
##궁극적으로 지구 위에 생명이 가능한 이유는 태양의 저엔트로피 에너지를 먹고살기 때문입니다.
##전체 우주를 비롯해서 물리적 계는 항상 질서 있는 저엔트로피의 상태에서 무질서한 고엔트로피의 상태로 움직여야 합니다. 이것이 시간의 흐름 자체에 방향성을 부여하죠. 열역학 제2법칙은 우리가 과거와 미래를 구분할 수 있게 해줍니다.
##주변 세상을 지각하는 과정에서 우리는 뇌 속에 저장되는 정보의 양을 늘립니다. 이것은 뇌가 일을 하는 과정이기 때문에 폐열을 생산해서 우리 몸의 엔트로피를 증가시키죠. 따라서 열역학적인 관점에서 보면 과거와 미래를 구분하는 우리의 능력 역시 뇌가 열역학 제2법칙을 따르는 데서 나온 것에 불과합니다.
##사실 대부분의 우주론학자는 모든 것이 완전히 결정론적으로 행동하는 양자역학의 다중세계 해석을 선호합니다.
##우리가 자연에서 보는 거의 모든 현상은 궁극적으로 중력과 전자기력, 이 두 힘 중 하나로 인해 생깁니다.~지금 우리는~두 가지 힘이 더 있다는 것을 알고 있습니다. 강한핵력과 약한핵력이죠.
##이름에 '색'이 붙었다고 해서 실제로 어떤 빛깔이 있는 것은 아닙니다. ~양성자나 중성자 속 쿼크들의 서로 다른 성질은 각각 빨강, 파랑, 초록의 색전하를 띤다고 표현됩니다.~쿼크는 색전하를 띠고 있어서 독자적으로 존재할 수 없고, 서로 뭉쳐서 색전하가 무색의 조합을 만들어야만 자연에 존해할 수 있습니다. (빨+파+초=흰색)
##초끈 이론의 기본 전제는 우리가 인식하는 3차원에 추가적인 공간 차원을 더하면 모든 힘을 통일할 수 있다는 것입니다. ~현재 끈이론은 숨겨진 공간 차원이 1개가 아니라 6개가 더 있다고 합니다. 이 차원들 모두 시각화가 불가능한 6차원의 공으로 말려 있다는 것이죠. 끈이론에서 우리가 경험하는 4차원의 시공간에 6개의 숨은 차원, 이렇게 모두 10차원이 존재한다고 말합니다.
##끈이론의 핵심 개념은 모든 점 같은 소립자는 사실 숨겨진 차원에서 진동하는 작은 끈이라는 것입니다. 이 끈은 현재 입자물리학이 탐색할 수 있는 척도보다 훨씬 작기 때문에 우리는 이 끈을 점입자로만 경험할 수 있습니다.
##M이론은 10차원이 아니라 11차원의 초대칭성이론입니다. 끈 이론들의 대통합을 위해서는 또 하나의 숨겨진 차원이 필요했거든요.
##원자 수준으로 내려가면 물질은 대부분 텅 빈 공간으로 이루어져 있습니다.~만약 우리 손이 암흑물질로 이루어져 있다면 마치 탁자가 존재하지 않는 듯이 아무 저항 없이 통과할 것입니다.~은하 형성에 관한 정교한 컴퓨터 시뮬레이션으로 현존하는 우주는 실제로 대량의 암흑물질을 품고 있어야만 설명될 수 있다는 사실을 확인했습니다.~암흑물질이 없었다면 대부분의 은하, 따라서 그 안의 항성과 행성이 모두 애초에 형성될 수도 없었을 겁니다.
##현재 이해하고 있는 바에 따르면, 암흑에너지는 궁극적으로 지금으로부터 수십 억 년 후 우주에 '열 죽음'이라는 결과를 가져올지도 모릅니다. 공간이 점점 더 빠른 속도로 팽창하다보면 냉각되어 열역학적 평형 상태로 정착하게 될 테니까요.
##초대칭성 덕분에 우리는 양자색역학에서 기술하는 전기약력과 강한핵력의 상관관계를 이해할 수 있습니다.~초대칭성은 아직 발견된 적이 없는 여러 가지 새로운 입자의 존재를 예측하고 있거든요.~아직은 관찰되지 않은 이 초대칭성 입자들 중 가장 가벼운 것이 암흑물질의 구성요소로 딱 어울리기 때문입니다.
##보통 물리학자는 자연의 작동 방식을 지배하는 밑바당 원리를 드러내기 위해 "어째서?" "어떻게"라는 질문을 던지는 반면, 공학자는 대게 이런 데는 큰 관심이 없고 자신이 이해하고 있는 바를 실제로 활용해서 더 나은 세상을 만드는 일에 관심을 쏟습니다. 물리학자와 공학자 모두 문제를 해결하는 사람이지만, 해결책을 추구하는 동기가 다른 것이죠.
##특히나 의학분야는 앞으로 양자세계에 큰 영향을 받을 것으로 보입니다. 살아 있는 세포보다 훨씬 작은 길이 척도에서 새롭고도 놀라운 다양한 기술이 등장할 것으로 예상되고 있죠.
##과학은 원래 실수를 통해 발전하는 것이고, 실수는 필연적입니다. 우리는 실수로부터 배우죠. 실수를 하지 않고서야 어떻게 세상에 대해 새로운 것을 발견할 수 있겠습니까? 이것이 과학이 정치와 다른 점입니다.
##우주의 법칙에서 우리가 아직 이해하지 못한 부분 - 암흑물질과 암흑에너지의 본질, 급팽창이론의 진위, 양자역학의 올바른 해석, 시간의 진정한 본질 등.