슈뢰딩거의 고양이

과학의 아포리즘이 세계를 바꾸다

에른스트 페터 피셔 지음 | 박규호 옮김

들녘 2015년 01월 15일 출간 종이책 : 2009년 01월 12일 출간

작품소개

책소개

세계를 바꾼 과학적 인식의 비밀!

세계를 바꾼 과학적 인식의 비밀!

『슈뢰딩거의 고양이』는 세계를 바꾼 과학적 인식을 소개하는 책이다. 유럽 최고의 과학사가로 꼽히는 에른스트 페터 피셔가 자연과학적 이론과 인식들에 대한 이야기를 알기 쉽게 들려준다. 저자는 자연과학을 보다 재미있게 설명하기 위해 '인물'이라는 도구를 사용한다. 각 분야의 이론과 지식, 연구방법을 인물을 통해 이해할 수 있도록 구성하였다.

이 책은 세기의 과학자들이 자신의 아이디어를 세상에 알리기 위해 선택했던 이미지와 비유들을 보여준다. 특히 인문학과 자연과학을 자유롭게 넘나드는 지식인답게 저자는 자연과학과 인문과학 양쪽에서 재능을 보인 학자들을 자주 등장시킨다. 그리고 철학이나 논리학의 명제들이 과학적 사실과 충돌할 때 어떤 현상이 벌어지는지를 다루고 있다.

저자는 먼저 과학에서 근본적인 혁신이 얼마나 어려운지를 설명한 후에, 과학의 발전을 이루어낸 인물들을 소개한다. 특정한 과학자의 이름이 새로운 인식이나 법칙과 결합된 31가지 사례를 제시하고 있다. 어떤 명제와 그것을 최초로 제기한 인물을 직접 연결시켜, 수수께끼 같은 과학의 개념에 보다 가깝게 다가갈 수 있도록 도와준다.

목차

프롤로그 _ 케플러의 난제

원자의 무대 위에서
슈뢰딩거의 고양이 / 플랑크의 양자도약 / 하이젠베르크의 불확정성 / 보어의 말편자
아인슈타인의 유령 / 파울리의 금지 / 호킹 복사 / 차일링거의 원리

고전적 수수께끼들
맥스웰의 악령 / 올베르스의 역설 / 패러데이의 새장 / 맥스웰 방정식
뉴턴의 양동이 / 뢴트겐의 광선

무한과의 만남
만델브로트 세트 / 오일러의 수 / 힐베르트 호텔 / 러셀의 이율배반
튜링 기계 / 푸앵카레 추측

생명의 복잡한 규칙
다윈 핀치 / 멘델의 법칙 / 케쿨레의 꿈 / 리비히 육수 / 델브뤼크의 너저분함 / 크릭의 도그마

인간의 본성
코흐의 가설 / 밀그램의 실험 / 로렌츠의 각인 / 파블로프의 반사

과학사의 흥미로운 사실들
플랑크의 원리 / 프로이트의 모욕 / 뷔리당의 당나귀 / 오컴의 면도날
브레너의 빗자루 / 무어의 법칙 / 포퍼의 역설 / 베이컨의 격언
허시의 천국 / 스노의 문화 / 노벨상

에필로그 _ 피셔의 해답
추천사 _ 한계에 이른 과학
인명 찾아보기
참고문헌

책 속으로

케플러의 난제는 과학이라는 학문을 대중에게 전달하는 것이 매우 어렵다는 사실을 시사한다. 아무리 오랜 시간 실험을 해도 올바른―이상적인―해답을 얻을 수 없는 게 과학이다. 이 문제를 해결할 수 있는 방법은 단 한 가지밖에 없다. 과학의 발전을 이루어낸 인물들에 관해서 널리 이야기함으로써 관심을 일깨우는 것이다. 나는 그렇게 믿기 때문에 그동안 아리스토텔레스, 아인슈타인, 레오나르도 다빈치, 하이젠베르크 등 여러 과학자들에 관한 책들을 썼다.
그런데 이 책에서는 보다 새로운 방식으로 독자의 관심을 불러일으킬 작정이다. 즉 특정한 물음이나 성찰에 대한 명제들을 그것을 최초로 던진 인물과 직접 연결시켜 이야기하는 방식을 사용하려고 한다. 사실 19세기 이래 물리학자들을 괴롭혀온 엔트로피라는 수수께끼 같은 개념의 뜻을 정확히 이해하기란 매우 어려운 일이다. 그러나 이와 관련해서 과학자들이 자연법칙을 훼손하는 못된 악령에 대해 100년 이상 줄기차게 토론을 벌였다는 사실을 알고 나면 엔트로피의 개념을 받아들이는 일이 훨씬 쉽다. 여기서 말하는 못된 악령이란 자연현상에 함부로 개입해 자신의 한계를 뛰어넘으려는 우리 자신일 수도 있으니까.
- "케플러의 난제" 중에서

두 번째 이야기는 학창시절 보어가 물리학 시험을 볼 때의 일이다. 시험관은 보어에게 바로미터를 가지고 건물의 높이를 측정해보라고 요구했다. 보어는 문제없다고 대답했다. 그는 건물 위로 올라가서 지붕에서 바로미터를 아래로 던지고 땅에 닿기까지 걸리는 시간을 측정하면 건물의 높이를 계산할 수 있다고 답했다.
그러자 시험관은 그런 식으로 말고 좀 더 물리학적으로 답해보라고 했다. 보어는 또다시 문제없다고 대답했다. 밧줄을 들고 건물 위로 올라가 밧줄에 바로미터를 매달아 땅에 닿기 직전까지 내려뜨린 다음 진자운동을 시켜 그 시간을 계산하면 높이를 구할 수 있다고 답했다.
시험관은 다시 그런 식으로 말고 공식을 사용해 답해보라고 요구했다. 보어는 또다시 문제없다고 대답했다. 그는 해가 뜨기를 기다려 건물의 그림자 길이와 바로미터의 그림자 길이를 잰 다음 바로미터의 높이를 대입하여 삼각함수로 계산하면 건물의 높이를 구할 수 있다고 말했다.
이토록 재기 발랄한 우리의 주인공은 나중에야 바로미터를 이용하여 높이를 구하는 물리학 공식을 시험관에게 알려주었다. 먼저 건물관리인을 찾아가 건물의 높이가 얼마나 되는지 물어보라는 귀띔도 잊지 않았다. 바로미터 따위는 건물관리인이 높이를 알려주면 그 답례로 내주라면서.
- "보어의 말편자" 중에서

아인슈타인은 사고실험에서―아주 간단히 말하자면―용수철에 빈 상자를 하나 매달아서 그 무게를 측정했다. 상자에 부착된 시계는 정해진 시점이 되면 상자의 뚜껑을 열어 빛이 상자 안으로 들어오도록 만든다. 그러면 에너지가 증가해 상자의 무게를 변화시키게 된다. 사람들은 이 두 가지의 변화를 즉시 인식할 수 있다. 두 크기는 동시에 확정되는 것이다. 따라서 아인슈타인은 하이젠베르크의 불확정성은 존재하지 않는 것이라고 말했다.
하지만 유감스럽게도 아인슈타인의 생각이 틀렸다. 우선 무게의 측정이 이루어지려면 용수철이 어느 정도 진동해야 하는데, 이것은 시점 대신 시공간을 발생시킨다. 둘째, 아인슈타인은 자신의 상대성이론에서 시계가 제시하는 시간은 시계가 지닌 에너지에 따라 달라진다고 단언한 바 있다. 운동하는 시계는 멈춰있는 시계와 에너지가 전혀 다르다. 그런데 용수철이 진동하게 되면 이미 시공간으로 확장된 시점은 한 번 더 늘어나게 되므로 하이젠베르크가 예측한 것처럼 불확정적일 수밖에 없다. 아인슈타인의 이론이 아인슈타인 자신을 통해서 반박된 경우다. 1930년대 초에 발생한 과학사의 이변이라고 할 만하다.
- "아인슈타인의 유령" 중에서

프로이트의 꿈 해석과 정신분석은 당대에 이미 대단한 충격을 선사했다. 하지만 장기적으로는 뢴트겐의 발견이 오히려 더 큰 충격파를 몰고 왔다. 같은 시기에 발견된 방사선과 우주복사, 그리고 당시에 처음으로 발명된 전자기파 등과 함께 X선은 우리 눈에 보이는 게 이 세계의 전부가 아니라는 사실을 대중에게 깨

출판사 서평

과학적 인식의 재미를 포착하다

우리는 패러데이의 새장 속에서 오일러의 수를 계산하고, 부모형제의 모습에서 멘델의 법칙을 발견하고, 프로이드의 해석에 의지하여 무의식의 세계를 엿보며 살아간다. 이렇듯 우리 귀에 익숙한 많은 자연과학적 이론과 인식들은 특정한 과학자의 이름과 결합되어 있다. 독일의 과학사가 에른스트 페터 피셔는 우리에게 그 뒤편의 이야기들, 가령 실험실에서 벌어진 실수나 집으로 가는 버스 안에서 꾼 꿈이 어떻게 세계를 바꾼 획기적인 과학적 인식으로 이어질 수 있었는지를 들려준다. 그는 동화가 아니라 과학서도 "옛날 옛적에"로 시작하는 재미있는 이야기가 될 수 있음을 잘 알고 있다. 그러나 과학적 인식에 도달하려는 대중의 노력은 종종 실패하게 마련이다. 관심을 가져보려고 책을 펼쳐도 너무 어렵고 딱딱한 설명에 금방 흥미를 잃게 된다. 자타가 공인하는 교양인들 가운데도 현대 자연과학이 이룬 업적을 거론할 때면 고개를 흔드는 사람이 적지 않다. 영국 작가 C. P. 스노(Snow)도 저서 『두 문화』를 통해 자연과학과 정신과학 사이에 좀처럼 건너기 힘든 심연이 가로놓여 있음을 지적했다. 다행히 요즈음에는 많은 학자들이 현대과학의 세계를 쉽게 이해할 수 있도록 두 영역 사이에 교두보를 놓고자 애쓰는 중이다.

인물로 이해하는 현대 자연과학 이론

에른스트 피셔는 이 두 영역을 중재하는 데 누구보다 성공한 사람이다. 그는『슈뢰딩거의 고양이』에서 독특한 방식으로 ‘다리 놓기’를 선보인다. 여기서 그가 각 분야의 이론과 지식, 연구방법을 설명하는 도구로 선택한 것은 인물이다. 이들은 모두 특정한 물음을 제기하거나 새로운 해법을 제안하여 고유명사를 일반명사로 만들었을 만큼 과학적 인식을 발전시킨 사람들이다. 이 책의 원제가 ‘만델브로트의 나무 위에 앉은 슈뢰딩거의 고양이’라는 것만 봐도 잘 알 수 있다. 즉 피셔는 세기의 과학자들이 자신의 아이디어를 세상에 알리기 위해 선택했던 이미지와 비유들을 설명의 도구로 채용한 것이다. 이를 테면 아인슈타인은 자신의 생각을 입증하기 위해 사고실험을 자주 실시했는데, 『슈뢰딩거의 고양이』 역시 그 같은 사고실험의 제목이다. ‘푸앵카레 추측’, ‘오일러의 수’, ‘힐베르트 호텔’등 이 책에 나오는 다른 개념들도 마찬가지다. 피셔는 또 인문학과 자연과학 분야를 자유롭게 넘나드는 전천후 지식인답게 찰스 스노, 버트란트 러셀, 장 뷔리당 등 자연과학과 인문과학 양쪽에서 재능을 보인 학자들을 자주 등장시킨다. 그래서 철학이나 논리학의 명제들이 과학적 사실과 충돌할 때 어떤 현상이 벌어지는지를 다룬다. 예술과 과학을 연결 짓는 부분도 종종 눈에 띈다. 사실 과학을 과학 자체로만 놓고 보는 것은 위험하기도 하거니와 재미도 없다. 피셔의 말처럼 과학은 우리 문화가 만들어내는 끝없는 이야기이기 때문이다.

케플러의 난제에 도전하다

피셔는 ‘케플러의 난제’라는 제목의 프롤로그를 통해 과학에서 근본적인 혁신이 얼마나 어려운 일인지를 설명한다. 그는 또 아무리 오랜 시간 실험을 해도 올바른―이상적인―해답을 얻을 수 없는 게 과학이라면서, 이 문제를 해결하려면 과학의 발전을 이루어낸 인물들에 관해서 널리 이야기해야 한다고 주장한다. 그런 다음 모두 6개로 이루어진 본문에서 특정한 과학자의 이름이 새로운 인식이나 법칙과 결합된 31가지의 사례를 제시한다. 각 장의 제목은 【원자의 무대 위에서】, 【고전적 수수께끼들】, 【무한과의 만남】, 【생명의 복잡한 규칙】, 【인간의 본성】, 【과학사의 흥미로운 사실들】과 같이 각 장마다 다루고자 하는 학문 영역의 내용을 암시하고 있다. 하지만 그는 동일한 분야에 포함시킬 수 없는 주제들도 기꺼이 언급한다. 주지하다시피 『슈뢰딩거의 고양이』에서 ‘노벨상’으로 끝나는 일련의 소제목들은 특정한 과학자의 이름과 결합된 개념들이다. 하지만 그가 언급한 모든 개념이 일반적으로 사용되는 것은 아니다. ‘슈뢰딩거의 고양이’, ‘하이젠베르크의 불확정성’, ‘패러데이의 새장’, ‘오일러의 수’, ‘멘델의 법칙’, ‘밀그램의 실험’,

작가정보

저자(글) 에른스트 페터 피셔

저자 : 에른스트 페터 피셔
지은이 에른스트 페터 피셔(Ernst Peter Fischer)는 독일 부퍼탈에서 1947년에 태어났다. 쾰른 대학에서 수학과 물리학을 전공하고, 미국의 California Institute of Technology에서 생물학으로 박사학위를 받았다. 그는 과학사 연구로 교수 자격시험을 통과한 다채로운 이력을 가지고 있다. 현재는 콘스탄츠 대학에서 과학사를 가르친다.
피셔는 출간하는 책마다 베스트셀러를 기록해 유럽출판계의 스포트라이트를 받는 초대형 저술가이다. 그의 대표작으로는 밀리언셀러인 『또 다른 교양: 교양인이 알아야 할 과학의 모든 것Die andere Bildung: Was man von der Naturwissenschaft wissen sollte』(2001), 『태초에 이중나선이 있었다Am Anfang war die Doppelhelix』(2003), 『인간: 사람이 알아야 할 모든 것Die Bildung des Menschen: Was die Naturwissenschaft uber uns wissen』(2004), 『아인슈타인과 피카소가 함께 극장에 가다Einstein trifft Piccaso und geht mit ihm ins Kino』(2005) 등이 있다. 피셔는 이와 같은 집필활동으로 여러 차례 상을 받았다. 과학분야에서 가장 권위 있는 상인 괴팅겐 과학아카데미의 자토리우스Sartorius 상도 수상했다.
세계 3대 신문인 「프랑크푸르터 알게마이네 차이퉁」으로부터 ‘생동적인 묘사에 천부적 재능을 타고난 과학사가’라는 평가를 받고 있는 그는 해박한 인문학 지식으로 자연과학과 인문과학의 경계를 넘나들며 활발한 저술활동을 펼치고 있다.

역자 : 박규호
역자 박규호는 서강대학교 독어독문학과를 졸업하고 독일 에어랑엔-뉘른베르크 대학에서 독문학, 연극영화학, 철학 석사과정과 박사과정을 수료했다. 현재 전문번역가로 활동 중이다. 『손이 지배하는 세상』, 『권력과 책임』, 『에리히 프롬과 현대성』, 『철학이라는 이름의 약국』, 『목마른 영혼의 외침, 존 레논』, 『사람이 알아야 할 모든 것, 인간』, 『심리학의 모든 것』, 『슈바니츠의 햄릿』 등의 책을 옮겼다.

번역 박규호