과학의 위로

이강룡 지음

한빛비즈 2023년 04월 10일 출간 종이책 : 2023년 04월 10일 출간

작품소개

책소개

학교를 졸업하면서 수학과 과학의 압박과 공포에서 벗어나게 되었다며 행복했던 적이 있지 않은가. 이제는 그 지긋지긋한 방정식, 함수 등과 영원히 작별할 수 있다고 기뻐했던 적 있지 않은가. 그랬던 내가 어른이 되어 나이를 하나둘 먹어가면서 다시는 쳐다보지도 않겠다던 그 과학이 문득 궁금해진다. 때론 내가 살면서 놓쳐버린 지식이 있지 않을까 자문하기도 한다. 학교를 다닐 때는 억지로 공부해야 했지만 어른이 되면서 순수한 지적 호기심이 드는 것이다.
서른이 되고 마흔이 되면서 지난 과거를 반추하고 앞으로의 삶을 그려볼 때가 있다. 그러면서 내가 그동안 놓치고 살아온 것은 없는지, 나 자신을 위해 다시 채우고 싶은 것이 무엇인지 찾기도 한다. 돈이나 사회적 지위 때문이 아니라, 스스로를 살찌우고 싶은 순수한 목적에서 말이다. 다시금 공부를 하려는 성인들이 적지 않은 이유도 그래서다.
오랫동안 인문학과 글쓰기 강사로 지내온 작가 이강룡도 마찬가지다. 역경을 딛고 ‘페르마의 마지막 정리’를 증명한 영국 수학자 앤드루 와일스에 관한 다큐멘터리를 우연히 접하고 그것에 감명받아 수학 책과 과학 책을 하나둘 찾게 되었고, 그 꼬리에 꼬리를 무는 재미에 빠져든 것이다. 인생 중반에 새로 만난 과학은 이전과 전혀 다르게 다가왔고, 과학적 시선으로 볼 줄 알게 되면서 이 세상이 매우 흥미로워졌다. 학창 시절 의무이자 숙제로만 여겨졌던 과학, 그래서 싫고 부담스러웠던 과학. 시험과 문제풀이라는 압박에서 벗어나 하나하나 찾아가며 주도적으로 지식을 쌓다 보니, 이제는 그 어렵던 과학이 너무나도 재미있게 다가온 것이다. 이강룡 작가는 어른의 과학 공부에 대해 이렇게 말한다.

“중년에 접어든 나는 그동안 쌓은 경험과 지식을 바탕으로, 지금까지 겪었던 일들과 공부했던 것들이 따로 떨어진 것이 아닌 서로 연결된 것임을 알게 되었다. 수학과 물리학이 서로 연결돼 있다는 것을 알게 되었고, 물리학은 화학과, 화학은 생물학과, 생물학은 뇌과학이나 심리학과, 심리학은 인문학과, 인문학은 우리의 사고 활동, 우리의 삶과 깊이 연관된다는 점을 깨달았다. 모든 앎은 이어져 있으며 나와 여러분도 서로 이어져 있다.” (프롤로그 중에서)

어른이 되어 과학을 이해하고 또 과학적 사고를 한다는 것은 단순히 문제를 푼다는 것이 아니라 세상의 원리를 이해한다는 것, 삶의 지혜를 차분히 알아가는 것이다. 그 과정에서 꼬여버린 듯한 내 인생의 방정식이 심플한 과학의 원리로 선명히 풀릴 수 있다는 깨달음을 얻게 된다. 지금, 그 지적인 여정을 시작해보자.

목차

프롤로그: 앤드루 와일스의 용기

1장 빛과 입자
무한과 유한: 앎이란 이미 아는 것으로 아직 모르는 것을 알아내는 지혜
빛의 속성: 언제나 삶의 최단 경로를 알고 있는 동네 주민들
전기와 자기, 전자기파: 전자파로 둘러싸인 안전한 세상
주파수와 공명: 마음이 맞는 사람들과 함께 누리는 인생의 행복
아날로그와 디지털: 이분법으로 풀 수 없는 복잡다단한 인생사
현대 문명의 기반, 반도체

2장 시간과 공간
상대성 원리: 보는 관점에 따라 달라 보이는 인생의 오묘함
특수 상대성 이론: 달라 보였던 것들이 하나였음을 깨달았을 때의 벅찬 희열
일반 상대성 이론: 훌륭한 사람들이 일으키는 거대한 일렁임
시간과 시계: 자기만의 일상을 구축한 이의 근사하고 단정한 삶
표준과 단위: 게으름에서 오는 느슨함과 부지런함에서 오는 유연함
일상 용어와 과학 용어

3장 과학과 수학
스칼라와 벡터: 과속을 피하는 방법과 목적지까지 가는 방법
계산과 방정식: 복잡한 인생 고민을 푸는 지혜
패턴 인식과 기하학: 적합한 삶의 방식을 찾으려는 본능
미분과 적분: 어머니의 사랑을 미분하면 남는 것
삼각함수와 로그: 우리의 감각을 통역해주는 멋진 계산법
수학과 물리학, 그리고 예술

4장 우주와 인간
우주의 탄생: 12월 31일 밤 11시 59분 59초에 시작된 과학의 역사
원소와 주기표: 하나뿐인 세계에 존재하는 사람 수만큼의 세상들
생명 원리: 물질이 생명으로 바뀌는 기적
진화: 살아남은 자가 강한 자라는 살벌한 실전 인생
기억의 메커니즘: 인간 존재의 소멸은 사망이 아닌 망각
과학자들의 인생 특강

에필로그: 지식의 성장과 공동체 정신
부록: 내가 읽은 과학책 연대기

책 속으로

시인 단테가 지은 서사시 《신곡》은 스승 베르길리우스의 안내로 제자 단테가 지옥, 연옥, 천국을 찾아가는 이야기인데, 이런 첫 문장으로 시작된다. “인생의 반고비에 어두운 숲속에 있었다.” 이 글을 쓸 때 단테는 30대 중반이었는데 당시 평균 수명을 고려하면 인생의 반고비가 맞다. 요새 나이로는 마흔 정도가 아닐까 한다. 마흔쯤 되면 누구나 인생의 반고비를 살았다는 생각이 들 텐데, 그동안 살아온 시절을 돌이켜보면 세상살이가 참으로 복잡다단하다는 느낌도 들 것이다.
_29쪽, 〈1장 빛과 입자〉 중에서

살다 보면 조금 돌아가는 것처럼 보이는 길이 결국 최적의 경로였던 경우가 많다. 삶의 최적 경로는 직선거리와는 거리가 멀다. 언제나 곧은길로 앞으로만 나아가며 열심히 살아왔다고 생각하지만, 돌아보면 삶의 여정은 구불구불한 곡선들로 가득 차 있다. 등산할 때 보면, 직선거리이긴 하지만 아주 올라가기 힘들고 어려운 길이 있고 직선거리는 아니지만 조금 돌아가면 더 빨리 갈 수 있는 길이 있다. 여러분은 둘 중에 어느 길로 가겠는가. 빛이라면 더 빨리 갈 수 있는 우회 경로를 택할 것이다. 돌아가는 길을 택해야 돌아가지 않게 된다.
_35쪽, 〈1장 빛과 입자〉 중에서

태양에서 출발한 빛이 지구에 사는 우리의 눈까지 오려면 8분 정도 걸린다. 그러니까 우리는 언제나 실시간의 태양이 아닌 8분 전의 태양을 보고 있는 것이다. 우리가 책을 보는 것도 사랑하는 가족을 바라보는 것도 엄밀히 말하면 모두 과거의 모습을 보는 것이다. SF 영화의 한 장면이라 치고, 만일 태양이 폭발하거나 사라진다면 사랑하는 이들과 작별 인사를 할 수 있는 시간이 불과 8분밖에 안 된다. 우리가 보는 별빛은 까마득한 과거의 모습들이다. 현재 그 별이 사라졌다 해도 그 별은 당분간 밤하늘에 여전히 빛날 것이다. 과거에 출발한 빛이 지구까지 오는 여정의 시간만큼 유예되는 것이다. 따라서 밤하늘은 과거를 보여주는 마법 같은 브라우저이자 타임머신이다.
_47~48쪽, 〈1장 빛과 입자〉 중에서

좋은 질문은 더 나은 지식을 이끌어내는 힘을 지닌 듯하다. 질문을 해보자. 물체는 정지한 상태가 자연스러운 것일까, 아니면 계속 움직이는 상태가 자연스러운 것일까? 고대 그리스의 철학자 아리스토텔레스는 모든 물체는 움직이다가 결국 멈추게 되므로 정지 상태가 물체의 본성이라고 생각했다. 우리가 딛고 있는 땅은 정지한 상태이므로, 즉 가장 자연스러운 상태에 있으므로 주변 하늘이 우리를 기준으로 빙글빙글 돈다고 여겼을 것이다. 갈릴레이는 움직이는 물체에 따로 멈추는 힘을 가하지 않으면 움직이던 물체는 영원히 움직일 거라고 생각했다. 눈앞에 보이는 현상이 아니라, 그 현상의 배후를 생각했던 것이다. 인위적인 힘을 가하지 않으면 움직이던 물체는 계속 움직이는 것이 자연스러우므로 지구 역시 일정하게 계속 움직이고 있는 중이라고 여겼을 것이다. 아리스토텔레스가 ‘왜 멈추는가?’ 하고 물었다면 갈릴레이는 ‘왜 안 멈추는가?’ 하고 물었기에 올바른 원리를 본 것이다.
_80~81쪽, 〈2장 시간과 공간〉 중에서

“A long time ago in a galaxy far, far away……(아주 오래전 은하계 저편에)”라는 스타워즈 오프닝으로도 해결이 안 되는 아득히 먼 곳, 13억 광년 떨어진 우주 공간에서 두 블랙홀이 충돌했다. 13억 광년이란 빛의 속력으로 13억 년을 가야 도달할 수 있는 거리다. 비교하자면 1977년도에 발사한 보이저호가 45년 동안 날아간 거리는 빛의 속력으로 하루면 갈 수 있다. 여기에 365배를 해야 1광년 거리가 된다. 비교가 잘 안 된다. 하여튼 광년 단위로 떨어진 곳은 아주아주아주 멀다. 저 아득히 먼 어느 은하에서 충돌한 두 블랙홀로 인해 어마어마한 충격파가 주변을 휩쓸었고, 충격이 너무나 강력했기에 그 파동이 사방팔방 멀리멀리 퍼져나갔다. 지구에도 그 파동이 마침내 전해졌다. 중력파라 불리는 그 파동을 2015년에 지구의 과학자들이 관측했다. 이것이 현대 과학 기술이 도달한 경지로서 그저 경이로울 뿐이다. 그 바탕에는 아인슈타인의 일반 상대성 이론이 있다. “무거운 물체는 시공간을 출렁이게 한다.” 사람도 그러하지 않은가.
_104~105쪽, 〈2장 시간과 공간〉 중에서

기하학자들은 일반인이 상상하기도 힘든 수천 차원 이상의 고차원을 다루는데, 잘 따져보지 않아서 그렇지 실은 우리도 고차원 정보를 다루며 고차원 세계에 살고 있다. 마흔 살 정도 되는 사람들은 적어도 몇십 차원 정도 되는 세계에 산다. 나는 어머니의 아들이자, 어떤 여인의 남편이며, 어떤 사내아이의 아빠이고, 장인어른의 큰사위이며, 조카들의 삼촌/이모부/고모부이고, 작가이자 강사이며, 어떤 이의 친구로서, 남양주시에 사는 40대 후반의 한국 남자다. 대략 14가지 조건이 나왔다. 실제로는 이보다 훨씬 많다. 나라는 인간을 제대로 규정하려면 40종류 정보, 즉 적어도 40차원 이상으로 봐야 하지 않을까.
_138쪽, 〈3장 과학과 수학〉 중에서

내 아들이 아가였을 때 나랑 같이 다니면 이웃 사람들이 내 얼굴과 아들 얼굴을 번갈아 보면서 한마디씩 했다. “아빠랑 똑같네.” 닮은 데야 있겠지만 똑같은 건 아닐 텐데 왜 똑같다고 말하는 걸까. 사람들이 말하는 똑같다는 말은 외모가 복사기로 찍은 듯 일치한다는 게 아니라, 뭔가 본질적인 유사성을 공유한다는 뜻일 것이다. 그것이 기하학자가 찾는 것이다. 붕어빵들보다는 그 붕어빵 틀을 찾고자 하고, 틀보다는 그 설계도를 찾고자 한다.
_152~153쪽, 〈3장 과학과 수학〉 중에서

어머니의 사랑을 미분하는 건 세상에서 가장 쉬운 일이다. 기울기가 없으니 미분하면 0이 될 텐데, 자식이 미운 짓을 하든 고운 짓을 하든 어머니의 사랑에는 변함이 없기 때문이다. 어머니를 생각해서라도, 아무리 힘든 일이 있어도 가족과 연락을 끊고 잠수를 타는 짓은 하면 안 된다. 힘들거나 곤란한 상황이 생기면 얼른 가족에게 알리는 것이 좋다. 내 삶의 모습이 어떻든, 적어도 가족만큼은 그걸 예측 가능해야 하지 않겠는가.
_166쪽, 〈3장 과학과 수학〉 중에서

우주에는 위아래가 없다. 지구도 마찬가지다. 보통 북쪽을 위라고 여기기 쉬운 것은 그렇게 지도를 그려온 관습 때문이다. 근대 시대의 패권을 차지했던 나라들이 북반구에 대부분 있었기 때문일 것이다. 우주 달력으로 보면 마지막 날의 마지막 1초가 근대 과학의 역사인데, 마지막 14초로 확장하면 우리 인류의 역사가 된다. 그 14초 안에 우리 인류의 모든 희로애락, 그리고 전쟁과 평화가 담겨 있다. 천문학 지식은 우리에게 알려준다. 우주에는 위아래가 없으니 우주의 일부인 우리도 마찬가지일 것이다. 사람 위에 사람 없고, 사람 밑에 사람 없다.
_198~199쪽, 〈4장 우주와 인간〉 중에서

복제도 사람의 일이라 (우리 의지와는 상관없이 작동하지만) 실수가 생긴다. 10억 회 중에 한 번꼴로 불량품이 생기는데 이렇게 잘못 복제된 세포가 암이 될 확률이 높다고 한다. 반면에 이렇게 원래 설계도에 맞지 않는 불량품이 거대한 시간의 흐름으로 보면 진화의 실마리가 된다. 기존 모습과 완벽히 일치한다면 진화도 없기 때문이다. 항구에 잘 정박된 배는 안전하고 아무 일도 일어나지 않는다. 그렇지만 그것이 배를 만든 목적은 아니다. 파도가 치는 바다로 나아가 위험에 맞서며 움직이고 일을 해야 뭔가를 해낼 수 있다. 고정된 원래 상태 그대로에서는 아무 변화도 일어나지 않는다.
_224~225쪽, 〈4장 우주와 인간〉 중에서

과학 공부는 알기 위해서가 아니라 모른다고 말하기 위해서 하는 거다. 확실한 것이 결국 아무것도 없음을 확인하는 과정이 과학 공부다. 학생이 모른다고 하는 말과 박사가 모른다고 하는 말은 맥락이 전혀 다르다. 학생의 모름은 호기심과 궁금함의 모름이지만, 박사의 모름은 인류가 아직 밝히지 못한 미지의 세계를 가리키는 모름이기 때문이다. “그건 아빠도 모르겠어.” 그 말 한마디를 아들에게 건네기 위해 인생의 여러 가지를 경험한다. 그 숱한 것을 두루 경험했기에 모르겠다는 말을 웃으며 할 수 있는 것이다. 나보다 어린 세대에게 모른다는 말 한마디를 잘 하려고 먼 길을 돌아오는 게 인생 공부다.
_256쪽, 〈에필로그〉 중에서

출판사 서평

그토록 어렵던 과학이 문학, 철학, 역사로 이해될 줄이야!
이성적 과학에 인문학적 감성을 채색하다

《과학의 위로》는 오랫동안 인문학 작가로 활동한 이강룡 저자가 마흔 무렵 스스로 과학 공부를 하며 느낀 과학의 위대함과 경이로움을 인문학적 시선으로 담아낸 책이다. 또 과학의 물리 법칙을 우리 일상에 적용해보는 철학적 시선도 제공한다. 그렇기에 이 책은 딱딱한 과학과는 아주 거리가 멀다. 읽다 보면 이것이 과학 책인지, 인문학 책인지, 역사나 철학 책인지 구분이 가지 않는다. 때론 감성적인 에세이로 둔갑해 저절로 페이지가 넘어간다.
그 어렵기만 한 아인슈타인의 상대성 이론이 시간과 공간의 절대성을 다룬 칸트의 철학 체계와 비교되는 순간, “시간은 고정된 것이 아니라 신축성 있는 고무줄”이라는 상대성 원리가 바로 이해되는가 하면, ‘유전자-DNA-염색체-게놈’을 카세트테이프에 비유하는 글에서는 과거의 추억이 생각나는 동시에 생명학의 개념을 자연스럽게 알게 된다.
저자는 친구가 세상을 떠나자 더는 거문고를 연주하지 않았다는 고사성어 ‘백아절현(伯牙絶絃)’ 이야기로 소리와 주파수를 설명하고, 그리스 철학자 제논의 역설을 통해 무한급수의 개념을 재밌게 풀어준다. 또 인간의 기억 메커니즘을 다룰 때는 그리스 뮤즈의 신화까지 곁들인다.
어디 그뿐인가. 찰스 디킨스의 《두 도시 이야기》는 빛의 속성을 설명하는 이야기의 소재로 등장하며, 미우라 시온의 소설 《배를 엮다》의 대사 한 장면은 과학의 표준과 단위가 필요한 이유를 설명하는 재밌는 비유로 쓰인다.
《과학의 위로》는 숫자와 기호, 수식부터 알아야 이해할 수 있을 것 같았던 과학 개념이 인문학적 지식과 문학적 비유, 그리고 철학적 지혜를 만나 자연스럽게 이해되는 경험을 선사한다.

우리가 다시 과학에 주목해야 이유는
세상과 삶을 더 사랑하기 위해서다

음악을 전혀 듣지 않아도 살아가는 데 지장이 없지만, 음악을 들으면 인생을 더 즐겁고 멋지게 향유할 수 있다. 마찬가지로 과학을 몰라도 세상살이에 별로 지장은 없다. 하지만 우리 생활의 모든 것은 과학의 토대 위에서 이루어져 있기에 과학을 알면 세계를 더 잘 이해할 수 있으며 우리의 사고도 더욱 풍요로워진다.
작가의 말처럼, 감마선이란 단어를 보았을 때 체르노빌의 바이오 로봇을 떠올리면서 잠시 숙연한 마음을 갖는 것, 주유소에서 무연휘발유를 넣다가 납 성분을 배출하는 유연휘발유의 위험성을 널리 알리고 인류를 납 중독 위험에서 벗어나게 해준 물리학자 클레어 패터슨을 떠올리며 잠시 고마운 마음을 갖는 것, 이런 것이 어른의 과학일 것이다. 또한 1905년이라는 연도에서 을사조약을 떠올리는 동시에, 아인슈타인이 획기적인 논문들을 쏟아낸 기적의 해라는 사실을 함께 떠올릴 수 있다면, 우리 인생에서 1905년은 더욱 다양한 의미를 지니게 될 것이다.
천체물리학을 공부하면 우주의 광대함에 비추어 인간이 보잘것없는 존재임을 깨달을 수 있다. 아인슈타인 이론을 공부하다 보면 동시성이 없다는 과학 지식을 알게 되는 한편, 지금이 아니면 사라지는 ‘현재’를 충실히 살아가야 하는 이유를 찾을 수 있다. 즉, 문제풀이 과학이 아니라 이 세상에 과학이 존재하는 가치, 과학이 발견한 인류의 가능성, 과학이 말하는 삶의 의미 등을 살펴보고 사색할 수 있다.
자, 앞으로는 살면서 알쏭달쏭하고 고통스럽고 난해한 문제를 만났을 때 답을 미지수로 놓고 가능한 방정식을 찾아보자. 《과학의 위로》를 읽는 시간은 이 책의 부제처럼 “답답한 인생의 방정식이 선명히 풀리는 시간”이 될 것이다.

작가정보

저자(글) 이강룡

《과학의 위로》는 오랜 기간 인문학 작가로 활동한 이강룡 저자가 마흔 무렵 스스로 과학 공부를 하며 느낀 과학의 위대함과 경이로움을 인문학적 시선으로 담은 책이다. 무궁무진한 지식 세계를 탐험하면서 새로운 것을 알아가는 것만큼 즐겁고 행복한 일이 있을까. 음악이 선사하는 아름다움과 감동을 경험한 이가 음악 없이 더는 살 수 없듯, 이제 그에게 과학 공부가 없는 삶은 상상하기 어렵다.
그는 교양 지식을 알기 쉽게 전달하는 글을 써왔다. 《글쓰기는 한 문장부터》 《글쓰기 기본기》 《번역자를 위한 우리말 공부》 등의 글쓰기 교양서를 여러 권 썼고, 《한 권으로 읽는 세계사》 같은 역사 교양서를 썼으며, 《퍼펙트 레드》 《파리에 가면 키스를 훔쳐라》 등을 번역했다. DMZ국제다큐영화제 백일장 심사위원, 창비 청소년 글쓰기 대회 심사위원, EBS 글쓰기/논술 강사로 활동했다. 정보통신문화신서 공모전에 당선되어 작가로 데뷔했으며, 작가가 되기 전에 인터넷 회사에서 일하면서 ‘우리말글 바로 쓰기 운동’(온라인)을 기획·운영하여 문화부 장관상을 받은 바 있다. 현재 중등 과정의 세계사와 국어 교과서/지도서 약 20종에 그의 글이 실려 있다.