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불확실성의 시대 : 찬란하고 어두웠던 물리학의 시대 1900~1945
배명자 ㅣ 흐름출판 ㅣ Das Zeitalter der Unschaerfe
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2023년 05월 01일
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480page/151*225*36/838g
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9788965965695/8965965691
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  • 세상을 뒤집은 과학자들의 위대한 드라마! 현대물리학의 황금기였던 20세기 초, 플랑크부터 퀴리, 아인슈타인과 보어, 하이젠베르크까지 천재들의 놀라운 발견과 혁명의 순간! “새로운 과학은 인류의 역사를 어떻게 바꿨는가?” ‘슈뢰딩거의 고양이’, ‘하이젠베르크의 불확정성 원리’, ‘보어의 상보성의 원리’ 등 과학사에 대해 잘 모르는 사람이라도 한 번쯤은 들어봤음직한 이 용어들은 현대물리학의 기초인 양자역학의 탄생과 발전 과정을 설명할 때 빠지지 않고 등장하는 말들이다. 양자역학(量子力學)은 미시 세계의 입자 및 입자의 무리가 어떠한 힘에 의해 어떻게 움직이는지를 다루는 학문으로 컴퓨터의 주요 부품인 반도체의 작동 원리를 비롯해 오늘날 우리 일상에 영향을 미치는 신기술들의 바탕이 되는 과학이다. 20세기 초, 아인슈타인은 ‘상대성원리’를 발견하여 고전물리학의 절대적인 시간과 공간 개념을 뒤흔들어 새로운 시간과 공간을 창안해냈다. 이 책은 20세기 과학사를 장식한 세계의 과학 지성들이 고전물리학의 한계를 타파하고 ‘상대성이론’과 ‘양자역학’으로 대표되는 현대물리학의 빛나는 성취를 만들어나가던 순간들을 담아낸 대중과학 논픽션이다. 촉망 받는 저널리스트인 저자는 당대 과학자들이 남긴 편지, 메모, 연구 논문, 저서 등을 토대로 1900~1945년에 질적인 변화를 이뤄낸 현대물리학의 역사를 한 편의 드라마처럼 흥미진진하게 풀어냈다. 그러나 빛이 찬란할수록 그림자는 짙은 법. 상대성이론과 양자역학의 시대는 전쟁의 광기가 몰아치던 시대와도 오버랩 된다. 과학이 역사를 바꾸기도 하지만, 역사가 과학의 쓰임을 정하기도 하던 시기, 이들의 놀라운 발견은 원자폭탄이라는 무시무시한 대재앙으로 연결되기도 했다. 그 누구도 자신들의 학문적 열정과 진리에의 탐구가 살상무기 제조에 쓰이기를 바라지는 않았을 터. 찬란하지만 어두웠으며, 동기와 결과가 일치하지 않았던 이 시절을 저자가 ‘불확실성의 시대’라고 명명하는 이유다. 현대물리학의 태동에서부터 황금기에 이르는 역사적 흐름을 한눈에 조망할 수 있게 되는 탁월한 교양과학서다.
  • 고전물리학의 세계관이 설명할 수 없는 자리에 들어선 ‘새로운 과학’은 인류의 역사를 어떻게 바꿔놓았는가? ‘세계를 발견하는 과학’과 ‘과학이 바꿔놓은 세상’, 그사이에서 빚어진 위대한 물리학의 명장면들을 포착하다! 20세기 초까지 물리학자들은 수백 년 전의 기하학이 그랬던 것처럼 물리학 역시 완성에 가까워질 것이라고 생각했다. 1899년, 미국 물리학자이자 노벨물리학상 수상자이기도 한 앨버트 마이컬슨은 “물리학의 중요한 기본 법칙과 사실들은 모두 발견되었다. 그것은 아주 확고하여 새로운 발견의 추월 가능성은 매우 낮다. 앞으로 우리가 발견할 수 있는 것들은 소수점 아래 여섯 번째 자리에 있다”라고도 이야기했다. 반면, 고전 전기역학의 창시자인 제임스 맥스웰은 조금 다른 결의 이야기를 했다. “꼼꼼한 측정의 노력에서 얻어야 하는 진정한 보상은 더 큰 정확성이 아니라, 새로운 연구 분야의 발견과 새로운 과학 아이디어의 발달이다.” 17세기 뉴턴의 운동 법칙이나 19세기 맥스웰의 전자기 법칙 등으로 상징되는 고전물리학은 시간과 공간을 관측자와 독립되어 객관적으로 존재하는 절대적인 것으로 상정하고, 인간의 눈에 포착되는 현상 내지 그보다 더 큰 거시적인 현상들을 다루었다. 원인과 결과가 명확한 인과론과 결정론적 관점으로 자연현상을 해석했던 고전물리학은 그때까지 인간이 경험했던 대개의 현상들을 수월히 설명해냈다. 하지만 1890년대에 접어들어 기존의 고전물리학 이론으로는 설명하기 어려운 현상들이 나타나기 시작했다. 마이컬슨은 틀렸고, 맥스웰의 전망이 맞았다. 과학자들은 ‘발견’하는 이들이기도 하지만, ‘해석’하는 이들이기도 하다. 이들은 “무엇이 올바른지 알고자 할 뿐 아니라, 그것이 왜 올바른지도 이해하고자 하는” 사람들이다. 과학이 학문적으로 아름다움을 발할 때는, 진리에 한층 더 가깝게 다가가기 위해 기존의 이론을 폐기하거나 수정하며 한 단계 더 진일보하는 순간일 것이다. 그 순간 과학은 ‘세계를 발견하는 과학’에서 ‘세계를 바꿔놓는 과학’이 되기도 한다. 《불확실성의 시대》는 20세기 과학사를 수놓은 걸출한 과학 지성들이 고전물리학의 한계를 타파하고 ‘상대성이론’과 ‘양자역학’, 두 축으로 대표되는 현대물리학의 빛나는 성취를 일궈가는 순간들을 담아낸 대중과학 논픽션이다. 저널리스트인 토비아스 휘터는 우리가 꼭 기억해야 하는, ‘20세기 위대한 물리학의 명장면’들을 현장감 있는 문장으로 생생하고 입체적으로 담아냈다. ‘새로운 과학’의 토대를 쌓아올린 천재들의 놀라운 발견에서부터 두 차례의 세계 대전이 종식된 반백년의 역사에 대한 상세한 기록. 현대물리학의 태동과 발전을 둘러싼 협력과 경쟁의 드라마! ‘새로운 과학’은 1900년 베를린에서 막스 플랑크로부터 시작되었다. 19세기 물리학자들의 난제 중 하나는 흑체복사곡선을 고전물리학 이론으로 설명하는 것이었다. 그러나 고전물리학의 수단들로는 온도와 색상 스펙트럼의 연관성을 바르게 설명하는 공식을 찾을 수 없었다. 그는 자신이 받아들이기를 거부했던 방법론까지 동원해가며 흑체복사선에 대한 연구를 한 끝에 “에너지가 매우 특정한 수의 유한한 등가성 알갱이로 구성되었다”라고 발표한다. 그가 말했던 이 ‘알갱이’는 곧 양자 개념으로, 플랑크의 양자가설은 이후 아인슈타인의 광양자가설에도 영감을 준다. ‘새로운 과학’은 또 다른 곳에서도 움트고 있었다. 여성 최초의 노벨상 수상자이자 노벨상 2관왕인 마리 퀴리는 20세기 초, 앙리 베크렐이 발견한 우라늄선에 매료되어 이후 방사선에 대한 연구를 이어갔으며, 그 과정에서 우라...
  • 프롤로그 1900년 베를린 - 지푸라기라도 잡는 심정 1903년 파리 - 균열의 시작 1905년 베른 - 특허청 직원 1906년 파리 - 피에르 퀴리의 비극적 죽음 1909년 베를린 - 비행선의 종말 1911년 프라하 - 아인슈타인, 꽃으로 말하다 1911년 케임브리지 - 덴마크의 어린 청년, 어른이 되다 1912년 북대서양 - 무오류성 타이타닉의 침몰 1913년 뮌헨 - 뮌헨에 온 화가 1914년 뮌헨 - 원자와 함께하는 여행 1915년 베를린 - 완벽한 이론, 미숙한 관계 1916년 독일 - 전쟁과 평화 1917년 베를린 - 쓰러진 아인슈타인 1918년 베를린 - 전염병 1919년 카리브해 - 개기일식 1919년 뮌헨 - 플라톤을 읽던 소년 1920년 베를린 - 거장들의 만남 1922년 괴팅겐 - 아버지를 찾은 아들 1923년 뮌헨 - 하이젠베르크, 시험을 뚫고 날아오르다 1923년 코펜하겐 - 보어와 아인슈타인 1924년 코펜하겐 - 마지막 시도 1924년 파리 - 원자를 살린 왕자 1925년 헬골란트 - 넓은 바다와 작은 원자 1925년 케임브리지 - 조용한 천재 1925년 레이덴 - 선지자와 회전하는 전자 1925년 아로자 - 늦바람 1926년 코펜하겐 - 파동과 입자 1926년 베를린 - 물리학의 신들을 만나다 1926년 베를린 - 플랑크의 파...
  • 퀴리 부부는 파리의 학술지구인 라틴지구에 자리한 물리화학 공과대학교 마당 헛간을 실험실로 썼다. 천막 틈새로 들어오는 바람이 피리를 불었다. 바닥은 늘 축축하게 젖어 있다. 예전에는 대학생들이 이곳에서 신물이 나도록 시체를 해부했었다. 지금은 부검대 위에 유리병, 전선, 진공펌프, 양팔저울, 프리즘, 건전지, 가스버너, 용광로 등의 기이한 실험 도구들이 놓여 있다. ‘긴급 요청’이 받아들여져 퀴리 부부의 실험실을 방문할 수 있었던 독일 화학자 빌헬름 오스트발트는 이 막사 실험실을 “헛간과 감자 창고의 교집합”이라고 평했다. “작업대에서 화학 실험 도구들을 보지 못했더라면, 나는 이 모든 것을 장난이라 여겼을 터이다.” 연금술사의 주방을 연상시키는 이곳에서 퀴리 부부는 이제 막 시작된 20세기에서 가장 중요한 발견을 해낼 것이다. 그들은 이곳 헛간에서 새로운 물리학 세계관의 초석이 다져지고 있음을 아직 알지 못했다. 퀴리 부부는 이 헛간에서 한 물질을 만들어내고자 한다. 수많은 동료들이 불과 얼마 전까지만 해도 ‘수리 수리 마수리’로 여겼던 물질, 순수 라듐이다. (〈1903년 파리-균열의 시작〉 중에서) 그러나 하비히트에게 보낸 편지에서 아인슈타인이 “매우 혁명적”이라고 불렀던 것은 상대성이론이 아니라 광양자이론이다. 그가 자신의 논문에 “혁명적”이라는 표현을 쓴 것은 이것이 유일하다. 스스로 세상에 내놓은 양자를 여전히 계산을 위한 임시 수단으로 여겼던 플랑크는 아인슈타인의 광양자이론에 동의하지 않았다. 그러나 논문을 출판하는 것에는 동의했다. 이 모든 대단하고 과감한 이론을 내놓은 베른 출신의 아마추어 물리학자가 누구인지, 플랑크는 갑자기 궁금해졌다. 아인슈타인이 하비히트에게 보낸 편지에서 열거한 논문만으로도 그는 과학사에 영원히 이름을 남기기에 충분해 보인다. 아인슈타인은 그 논문들의 집필을 몇 달 사이에, 그것도 자투리 시간에 해냈다. 지금까지 과학자 중에 그렇게 폭발적인 창의력을 발휘한 전례가 없다. 그다음 그는 하비히트에게 보낸 편지에서 거론하지 않은 다섯 번째 논문을 썼다. 이 논문에 E=mc2 공식이 등장한다. (〈1905년 베른-특허청 직원〉 중에서) 전쟁 기간에 수많은 물리학자가 안전하고 조용한 장소를 찾아 전 세계를 헤맸다. 보어는 조국에서 그런 장소를 찾았다. 그는 이제 전 세계에 몇 안 되는 이론물리학 교수이고, 이미 덴마크의 유명 인사다. 1920년대에 60명이 넘는 이론가들이 보어 연구소를 방문하여 오랜 기간 머물렀다. 대다수가 몇 년씩 머물렀다. 그들은 미국, 소련, 일본 등 전 세계에서 왔다. 대부분이 젊었다. 보어가 직접 그들의 체류 비용을 댔다. 그는 물리학을 넘어서는 새로운 유형의 협업을 탄생시켰다. 물리학자들은 그곳에서 함께 일하고 함께 살고 함께 먹고 함께 축구를 했다. 보어는 그들과 스키를 타고 등산을 가고 영화관에 갔다. 보어는 서부영화를 가장 즐겨 보았다. (〈1914년 뮌헨-원자와 함께하는 여행〉 중에서) 이로써 아인슈타인은 하룻밤 사이에 세계적 스타가 되었다. 왕립학회 회장인 톰슨은 영국 신문에서 “상대성이론이 새로운 과학 아이디어의 신대륙을 열었다”고 말했다. 전후 독일에서도 아인슈타인은 축하를 받았고, 곳곳에서 그와 상대성이론에 관한 기사가 쏟아졌다. 독일 주간지 〈베를리너 일루스트리르테 차이퉁〉은 그를 코페르니쿠스, 케플러, 뉴턴의 뒤를 잇는 사람으로 소개했다. 런던의 〈타임스〉는 “과학의 혁명 / 우주의 새 이론 / 뉴턴의 아이디어가 전복되다”라는 제목으로 기사를 냈다. (…) 그러나 친절한 비판과 악의에 찬 비판이 환호에 스며들었다. 이...
  • 배명자 [저]
  • 서강대학교 영문학과를 졸업하고 출판사에서 편집자로 8년 간 근무했다. 대안교육에 관심을 가지게 되어 독일 뉘른베르크 발도르프 사범학교에서 유학했다. 현재는 바른번역에서 번역가로 활동 중이다. 《숲은 고요하지 않다》 《아비투스》《우리는 얼마나 깨끗한가》 《은밀한 몸》 《부자들의 생각법》등 70여 권을 우리말로 옮겼다.
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