제목 : 어떻게 물리학을 사랑하지 않을 수 있을까?

저자 : 짐 알칼릴리

출판사 : 윌북

어떻게 물리학을 사랑하지 않을 수 있을까? 짐 알칼릴리 저김성훈 역 윌북(willbook) | 2022년 05월

이 책은 물리학에 부치는 송시입니다

10대 시절, 저는 물리학과 처음 사랑에 빠졌습니다.... 후략

서문 시작에서

이 책의 원저는 'The world according to physics' 이다. 번역해보면 '물리학에 의한 세계' 정도가 적당할까? 하지만 서문을 읽는 순간 윌북에서 지은 저 제목이 얼마나 아름다운지 알 수 있다. 앞에 나온 저 문장을 시작으로 물리학을 사랑하는 저자의 마음이 고스란히 느껴진다. 물리학은 나에게 학문의 아름다움을 처음 알게 해주었던 학문이고 지금도 동경의 대상으로 남아있다. 나에게 물리학자는 궁극의 진리를 찾고 싶어하는 21세기 최고의 낭만가이며 책상 앞의 모험가이다. 물리학을 40년가량 연구, 교육하고도 저런 사랑이 남아있는 사람은 얼마나 물리학을 순수하게 동경하고 사랑하는 것일까?

저 제목을 보는 순간 저 책을 읽지 않을 수 없었다.

구성이 복잡하진 않다. 고전물리학은 설명하지 않고 현대물리학의 큰 갈래를 설명하는데 집중했다. 현대 물리학의 큰 세가지 축인 상대성이론, 양자역학, 열역학을 소개하고 모든 물리학자들의 꿈인 통일장이론의 현주소를 설명한다. 그 뒤론 아직 밝혀지지 않은 물리학의 미래에 대해 화두를 던지고 물리학자처럼 생각하는 법을 설명하며 끝난다.

언제라도 무지에서 오는 경외감보다는 이해에서 오는 경외감을 택하겠다

더글라스 애덤스

다른 학문도 마찬가지겠지만 과학은 더더욱 진리를 탐구하고 모르는 것을 찾는 것에 집중한다. 위의 더글라스 애덤스의 말은 모든 과학자들이 마음에 품고 있는 말일것이라 생각된다.

이 책에선 현대물리학에 대해 설명하나 내가 그 설명을 적는 것은 주제 넘는 행위이고 지식이 잘못 전달될 수 있기 때문에 적지 않겠다.

간단하게만 이야기하면, 20세기의 걸출한 천재 아인슈타인의 상대성이론은 모두 들어보았을 것이다. 그는 특수 상대성이론에서 시간과 공간을 한 개념으로 융합하여 설명하였다. 일반 상대성이론을 통해 중력에 대해 더욱 정확하게 설명한다. 물질과 에너지가 중력장을 만든다. 시공간은 이 중력장의 '구조적 특성'이며 물질과 에너지 없이 존재하지 않는다.

그렇다면 에너지는 무엇이고 물질은 무엇일까? 물리학적으로 에너지란 일을 할 수 있는 능력을 뜻하며 물질은 원자로 구성되었고 원자는 다시 전자와 원자핵으로 구성되어있다. 원자핵은 양성자와 중성자로 구성되어있는데 이는 다시 쪼개 쿼크로 구성할 수 있다. 에너지는 크게 4가지 힘인 중력, 전자기력, 강한 핵력, 약한 핵력으로 구성된다.

양자역학은 우리가 눈으로 볼 수 없는 미시세계의 기본 원리를 다룬다. 여러 복잡한 내용들이 있으니 그냥 넘어가겠다.

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양자컴퓨터에 대해 설명한 책 리뷰인데 간단하게 기본 원리만 적어보았다.

마지막으로 열역하게 대해 설명한다.

다음은 이제 미지의 탐구의 영역이다. '시간, 공간, 4개의 기본 힘, 입자들... 이들은 각각의 이론으로 설명은 되지만 연관성은 다 입증되지 않았다. 물리학은 자연의 진리를 찾는 것인데 그렇다면 이들을 한데 섞은 진리가 있지 않을까?' 라는 생각을 바탕으로 기본적인 원리를 찾아보려는 시도가 통일장이론이다.

이미 양자역학의 관점에서 전자기장과의 연관, 강한 핵력과의 연관, 약한 핵력과의 연관 등을 입증하는 이론들은 많이 나와있다. 하지만 과연 중력과 이 나머지를 어떻게 연관시킬것인가?

크게 초끈이론과 고리양자중력이 있다. 자세한 내용은 설명할 순 없다.

그렇다면 물리학의 설명은 끝났을까? 아니다. 아직 해결할 것이 많이 남아있다. 우주에 존재하는 것으로 보이는 암흑물질과 암흑에너지의 정체는 무엇일까? 빅뱅이론이 옳다면 빅뱅 이전엔 무엇일까? 등등 물리학자들이 밝혀야 할 진리가 아직 많이 남아있다.

마지막으로 연관지어 더 읽을 과학 서적도 소개해준다.

너무 좋은 책이었다. 전체적으로 김상욱 교수의 '떨림과 울림' 처럼 물리학 교양도서이다.

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전체적으로 읽어보았을 때 '떨림과 울림'보단 좀 더 깊은 내용을 설명하고 있었다. 만일 물리학을 좀 더 쉽게 접근하고 싶다면 김상욱 교수의 책을 먼저 읽을 것을 추천한다. 김상욱 교수는 좀 더 인문학적으로 다가가기 쉽게 쓴 부분도 있다.

그렇다고 이 책이 어렵다는 것은 아니다. 이 책도 충분히 쉽게 쓰여져있고, 저자가 쉽게 설명하기 위해 노력한 부분과 물리학에 대한 애정이 많이 드러나는 책이다.

또 오랜만에 읽는 물리학 교양 서적인데 너무 좋았다. 물리학을 좋아하는 사람에겐 꼭 추천하고 싶은 책이다.