과학 커뮤니케이터의 시대를 열다

1905년에 발표된 아인슈타인의 상대성이론과 1920년대에 등장한 양자역학은 공간과 시간 그리고 물질에 대한 기존의 개념을 완전히 바꾸어 놓았다. 뉴턴의 역학을 바탕으로 200년 넘게 이어져온 근대과학은 막이 내리고 전혀 새로운 현대과학의 시대가 열리게 되었다.

동시에 과학은 법학이나 의학과 같은 전문직업화 과정을 거치면서 일반적인 교양 수준에서는 이해하기 어려운 학문이 되었다. 그래서 대중들이 과학을 쉽게 이해할 수 있도록 강연과 책을 통한 과학 대중화의 흐름이 나타나게 되었다. 특히 영국에서는 1920년대와 1930년대에 새로운 물리학을 일반인들에게 설명하는 과학대중서들이 속속 등장하게 되었으며 엄청난 인기를 얻었다. 그런 책들 중에서 1930년에 출판된 제임스 진스의 〈과학이 우주를 만났을 때(The Mysterious Universe)〉만큼 성공적인 책은 없었다.

제임스 진스는 1904~1912년까지 케임브리지와 프린스턴 대학교에서 응용수학을 가르쳤다. 1914년부터 원자와 분자에서 별과 우주에 이르기까지 아주 작은 것에서 아주 큰 것으로 연구의 초점을 옮겼으며, 1919년에 출간한 논문 〈우주론과 별의 역학 문제〉로 케임브리지 대학교의 아담스 상을 수상했다. 1913년부터 1928년까지 35편 이상의 천문학 논문을 발표했으며, 1929년 이후로 과학 연구를 떠나 과학 대중화에 전념하기 시작했다.

제임스 진스가 처음으로 쓴 대중과학서는 케임브리지 대학 출판부의 권유로 1929년에 출간한 〈우리 주변의 우주〉였다. 이 책은 출간 즉시 베스트셀러가 되어 처음 몇 달 동안에만 11,000부 이상 판매되었다. 1930년 케임브리지 대학은 권위 있는 연례 대중연설인 리드 강연에 진스를 초청했다. 〈우리 주변의 우주〉의 성공에 고무된 진스는 이 강연의 내용을 확장한 〈과학이 우주를 만났을 때〉를 출간했다.

이 책의 출간 직후 BBC는 제임스 진스가 진행하는 6개의 주간 강연을 방송했으며, 첫 번째 강의는 BBC의 주간지 표지에 홍보되었다. 이러한 언론의 관심은 판매를 촉진했고, 1930년 말까지 영국에서만 7만 부가 판매되었다. 판매량은 1931년에도 계속 늘어나 그해 말까지 두 번째 개정판과 함께 8번이나 증쇄되었다.

과학은 우주와 우리 자신을
이해할 열쇠를 쥐고 있다

책의 구성은 일목요연하고 서술방식은 꼼꼼하고 친절하다. 태양계의 기원과 생명체의 구성요소들을 설명하는 첫 번째 장에서부터 물질과 정신의 본질을 다루는 마지막 장까지 우주와 인간에 대한 이해라는 일관된 주제가 촘촘하게 전개된다. 저자는 일반 대중의 눈높이에서 천문학, 생물학, 물리학, 수학이 논의해온 다양한 가설과 실험결과 그리고 확립되었거나 논쟁중인 이론들을 한눈에 파악할 수 있도록 정리하고 있다. 그 중심에는 공간과 시간을 결합하는 상대성이론과 인과의 법칙을 명확하게 부정하는 양자역학이 있다. 까다롭고 난해해서 당혹스럽게 만드는 새로운 이론들을 시종일관 적절한 비유와 예시를 통해 간명하게 소개하는 저자의 글솜씨가 돋보인다.

저자는 비록 인류가 멸망할 수밖에 없는 우주에서 죽어가는 태양 옆에 있는 ‘모래알갱이의 극히 작은 파편’ 위에 살고 있지만, 물리학은 우주와 우리 자신을 이해하는 열쇠를 쥐고 있다고 강조한다. 우리는 ‘플라톤의 동굴 우화’에 나오는 동굴 거주자들과 비슷해서, 현실 자체가 아니라 현실의 그림자를 보고 연구하고 있지만, 물리학 및 수학을 통해 우주와 인간의 실재적 진실을 엿볼 수 있다고 말한다. 하지만 과학이 가야 할 길은 여전히 멀고 불명확하다.

“우리는 기껏해야 아주 희미한 빛 이상을 식별했다고 주장할 수는 없다. 아마 그것은 전적으로 환상이었을 것이다. 따라서 우리의 주된 주장은 오늘날의 과학이 어떤 선언을 해야 한다는 것이 아니라, 오히려 과학이 선언을 하지 말아야 한다는 것이어야 할 것이다. 지식의 강은 너무 자주 스스로를 되돌려 놓았다.”(205쪽)

서문·16

제1장 죽어가는 태양
태양계의 탄생·12/생명체의 탄생·15/생명체는 평범한 원자로 구성되어 있다·19/우연한 결과일 뿐·21/우주에는 단 한 가지 최후만 있다·26

제2장 현대 물리학의 새로운 세상
인과율의 등장·30/우주는 기계다·32/방사선과 양자이론·35/자연붕괴 가설·38/결정론이 무너지다·44/확정성이라는 환상·47/빛의 입자설과 파동설·52/빛은 입자이면서 파동이다·59/파동역학의 탄생·64

제3장 물질과 방사선
세 가지 보존법칙·70/원자를 분해하다·76/방사선의 이해·81/별들의 수명을 계산하다·84/구부러진 우주·88/팽창하는 우주·91/팽창 우주를 검증하다·96/새로운 입자·100/방사선의 기원·104/물질은 방사선일까·107

제4장 상대성과 에테르
에테르를 의심하다·110/에테르를 검증하다·113/피츠제럴드와 로렌츠의 수축가설·119/상대성 원리·121/절대 정지를 자유롭게 정의하다·123/에테르 가설의 모순·125/동일한 결과에는 동일한 원인이 있어야 한다·127/오컴의 면도날과 새로운 지도원리·131/기적의 해 1905년·133/시간이라는 차원·134/4차원 연속체·137/상대성이론과 에테르·140/에테르는 추상개념이다·141/수학적 추상개념으로 인정하다·144/시간과 공간은 구분되지 않는다·148/4차원 연속체의 곡률·150

제5장 심연 속으로
우주를 새롭게 해석하다·154/파동역학과 확률·160/과학은 여전히 동굴 속에서 그림자를 연구한다·164/자연은 순수 수학자가 아닐까·171/파란 안경을 쓴 사람은 파란 세상만 본다·174/모든 것이 수학적이다·175/우주는 수학적으로 설계되어 있다·179/정신과 물질의 관계·184/자연의 법칙은 보편적인 사고법칙이다·189/우주는 순수한 사유의 세계다·193/순환 우주라는 반론·196/기계적 해석에 대한 편견·199/우주는 위대한 생각이다·202