그렇게 물리학자가 되었다

김영기 , 김현철 , 오정근 , 정명화 , 최무영 지음

세로북스 2023년 12월 11일 출간 국내도서 : 2022년 06월 24일 출간

작품소개

책소개

물리학자이자 아인슈타인 연구가이기도 한 존 스타첼은 “아인슈타인에 관해 가장 오래 지속된 신화는 그가 나이를 먹어 태어났다는 것”이라고 꼬집었다. 이 책은 다섯 명의 물리학자가 쓴 ‘나의 길 찾기’이다. 대한민국에서 나고 자라, 초등학교부터 석사과정까지 국내에서 마친 K-과학자들은 ‘나는 어떻게 물리학자가 되었나’라는 질문에 구체적인 경험을 솔직하게 풀어내며 신화화되지 않은 과학자의 삶을 들려준다.
수학과를 가려다 함께 어울려 놀던 친구들 따라 물리학과에 갔다가 물리학의 재미를 발견한 김영기 시카고대 석좌교수, 고3 때까지 시만 쓰다가 뒤늦게 물리학의 아름다움에 매료된 인하대 물리학과 김현철 교수, 어릴 때부터 과학책을 탐독하고 별과 우주를 동경했던 오정근 국가수리과학연구소 선임연구원, ‘뭔가 해야 한다면, 그게 뭘까?’ 애써 고민하고 선택하며 어렵게 물리학자라는 길을 찾은 서강대 물리학과 정명화 교수, 재미를 느끼고 할 수 있는 공부를 하다 보니 자연스레 물리학자가 된 서울대 물리천문학부 최무영 교수, 이들의 사연을 읽다 보면 과학자가 되는 일도 다른 직업을 선택하는 것과 마찬가지로 ‘그럼에도 불구하고’와 ‘그래서’ 사이를 오가는 고민의 결과임을 알게 된다.
“우여곡절과 망설임과 후회와 아쉬움과 약간의 운과 몇 차례 중대한 결단이 얽히고설켜 짜인 것이 우리 인생이듯, 삶이 먼저고 그 속에 과학자가 있다”는 진리도 다시 한번 깨닫는다. 그러므로 ‘그렇게 물리학자가 되었다’를 이야기하는 이 책은 ‘우리는 어떻게 무엇이 되는가’에 관한 책이자 동시에 삶에 대한 책일 수밖에 없다. 저자들을 사로잡은 “가장 멋진 학문” 물리학과 물리학자로서 느끼는 일의 기쁨과 슬픔을 들여다보는 즐거움도 쏠쏠하다.

목차

추천의 글: 우리 곁의 물리학자 이야기 4
정명화 ★ 이보다 더 나은 선택은 없다 9
오정근 ★ 책과 함께한 물리학자의 꿈 45
김현철 ★ 시인과 물리학자 79
김영기 ★ 나를 만든 레고 블록들 123
최무영 ★ 그렇게 물리학자가 되었다 155
기획의 글 200

책 속으로

(정명화)
오빠는 내게 A4 용지 한 장을 반으로 접어 던져 주며 ‘대학 생활을 유지하는 것’과 ‘재수 생활로 돌아가는 것’의 두 경우로 나누어 생각나는 모든 것을 적어 보라고 했다. 그리고 며칠 잊고 지내다가 마치 다른 사람이 적은 것으로 생각하고 객관적으로 그 글을 읽어 보면 답이 나올 수 있다는 해결책을 제시해 주었다. 그것이 철학적인 선택의 방법인지는 모르겠지만, 내가 처음으로 어떤 일을 스스로 선택하고 결정한 방식이었다._19쪽

교수님은 별일도 아니라는 듯 무심히 ‘쯧쯧’ 혀를 차시며 혼잣말하듯 말씀하셨다. “요즘 아이들은 큰일이야. 뭔가 행동하지도 않고 가만히 앉아서 고민만 한다니깐.” 이 말을 들은 나는 마음에 큰 상처를 받았다. 어렵게 용기 내어 찾아뵙고 조심스럽게 고민을 털어놓는 나에게 한심하다는 듯이 말씀하시는 교수님이 정말 밉기까지 했다. _20쪽

중요한 물리적 특성은 대부분 저온에서 발현된다. 검출하기 어려울 정도로 소량의 불순물이나 결정성의 결함 등과 같은 외재적인 영향에 의한 물성도 저온에서 극대화된다. 따라서, 고순도 단결정을 만드는 일은 고체물리학 연구에서 매우 중요한 과제이다. … 나는 누구도 만들어 보지 못한 고순도의 단결정을 우선 만들어야 했다. 레시피가 없는 요리를 처음 시도하는 것과 같아서, 과정 하나하나가 고난과 실패의 연속이었다. _30쪽

(오정근)
학교에서 배우는 과학 교과만으로는 부족한 갈증을 느꼈고, 주말마다 버스를 한 시간씩 타고 교보문고에 가서 이리저리 과학책 코너를 돌아보거나 여러 가지 과학책을 뒤적거리며 그 갈증을 풀곤 했다. 지금 와서 생각해 보면 그것은 갈증의 해소라기보다 호기심의 눈덩이를 점점 굴리고 키우는 과정이었다. _49쪽

라이고 중력파 검출기는 땅 위에 놓여 있는 매우 민감한 검출기로서 바람, 지진, 벼락, 온도, 습도 등의 환경적인 변화와 검출기 자체에 있는 전자 장비 상태로 인해 방해를 받게 된다. 따라서 이 잡음 요소들을 잘 분석하고 파악하여 잡음을 제거해야 잡음과 함께 검출 데이터 속에 포함되어 있는 미세한 중력파 신호를 포착할 수 있다. 이러한 연구에는 새로운 지식이 필요했다. _66쪽

실험 시설의 규모가 거대화되고, 많은 인력과 비용을 소요하는 프로젝트들이 생겨나면서 오늘날에는 수많은 연구자들이 유기적으로 결합하여 함께 과학 연구를 하게 되었다. 연구자들이 하나하나의 뉴런이 되고, 그 뉴런들이 유기적으로 연결되어 집단 지성의 천재가 되는 방식의 연구가 새롭게 탄생했다고 해도 과언이 아니다. _76쪽

(김현철)
그때 나는 이미 하위권 학생이었다. 하위권 학생이라는 말은 교실의 주변부에 머무는 학생이라는 말이다. 담임 선생님도 그렇고 다른 선생님들도 그렇고 하위권 학생들에게는 그다지 큰 관심을 기울이지 않았다. 이 경험은 나중에 학생들을 가르칠 때 큰 경험이 되었다. _87쪽

한번은 우연히 지도 교수님을 만나 독일어 논문을 읽기가 힘들다고 했더니, “그러면 24시간 동안 읽으면 되겠네”라고 말씀하시는 것이었다. 교수님의 말씀은 틀린 말이 아니었다. 능력이 부족하다면 시간을 더 쓰는 수밖에 없었다. _103쪽

시만이 지닐 수 있는 단 한 줄의 감동과 물리학에서 단 하나의 식으로 표현된 우주의 웅장함은 서로 다른 게 아니다. 고등학교 때 시를 공부하느라 보낸 그 시간 역시 내 인생에서 그저 흘려보냈던 시간이 아니었다. 그때 얻은 몰입의 경험, 언어 속에 숨겨진 미를 찾아 헤매던 경험은 물리학을 공부하면서 오롯이 내게 힘이 되어 주었다. _120쪽

(김영기)
가을이면 우리 집 과수원의 사과나무에도 뉴턴의 고향 울즈소프의 사과나무처럼 사과가 주렁주렁 달렸지만, 나는 뉴턴처럼 떨어지는 사과를 보며 우주의 법칙을 사색하는 천재가 아니었다. 어린 시절, 나는 내가 무엇을 원하는지 알지 못했다. _126쪽

학장이 되자마자 나는 물리학과에서 가장 많은 사람들이 지나다니는 복도 벽에 여성 물리학자인 마리아 고퍼메이어Maria Goeppert-Mayer의 사진을 큼지막한 패널로 만들어 걸었다. 시카고대학에는 고퍼메이어 말고도 마이컬슨, 콤프턴, 크로닌 등 노벨 물리학상 수상자가 많았지만, ‘과학 천재’라고 하면 자동으로 백인 남성을 떠올리는 고정관념을 바꾸고 싶었다. _148쪽

어쩌면 모든 연구는 자연과의 대화라는 점에서 정원 가꾸기랑 비슷할지도 모르겠다. 어른이 되어서 춤과 노래만큼 좋아하는 것이 하나 더 생겼는데, 바로 정원 가꾸기다. … 싹이 나고, 자라고, 꽃을 피우기까지의 시간, 그 기다림을 좋아한다. 연구도 마찬가지 같다. 커다란 결과가 나오기까지는 오랜 시간이 걸리겠지만, 그때그때 나오는 데이터들은 연구가 자라고 무르익어 가는 모습을 보여 줄 것이다. 연구자는 작은 결과에도 행복함을 느끼는 연습이 필요하다. 그래야 지치지 않고 오래 할 수 있다. _152쪽

(최무영)
현미경을 가지는 것이 소원이었으나 당시 우리 집은 경제적으로 무척 어려워 열 식구가 상수도도 없는 단칸방에서 사는 형편이라 꿈도 꿀 수 없었다. 그런데 5학년 때 우연히 망가진 쌍안경 한쪽을 얻었고, 이를 분해해서 빼낸 렌즈를 조합하여 현미경을 만들었다. 이를 이용해서 잉크로 염색한 양파의 세포핵을 보았을 때의 흥분은 말로 표현하기 어려울 정도였다. _161쪽

에너지에 기반한 라그랑주-해밀턴역학이 내가 알고 있던 뉴턴역학과 동등하다는 사실에 놀라지 않을 수 없었다. 특히 힘이라는 외부 원인이 움직임의 변화, 곧 가속도를 가져온다는 ‘움직임 법칙’ 대신에 대상 자체의 (내부) 성질인 에너지를 고려하고 ‘최소작용 원리’라는 자연 자체의 성질을 제시한 것은 고전역학의 기계론을 목적론 시각으로 바꾼 듯해서, ‘이런 세계가 있구나!’ 충격이었다. _171쪽

선생님께서는 물리학과 주차장에 있는 찌그러진 차를 보고 도대체 누구 차인지 한심하게 생각하고 계셨다는데, 그 주인이 나인 줄 아시자 충격을 받으셨다. 앞으로 학생들에게 물리학을 공부하라고 권하지 못하겠다고 하셨다. 물리학을 공부하면 나처럼 가난해져서 찌그러진 차를 타게 된다고 생각하신 듯하다. _186쪽

출판사 서평

과학자 ‘이모’와 과학자 ‘삼촌’에게 듣는 생생한 경험담
‘나는 어떻게 물리학자가 되었나’

“때때로 집에 놀러 와 저녁밥을 함께 하며 과학의 미묘함을 친근한 언어로 풀어 주는” 과학자 ‘이모’와 과학자 ‘삼촌’이 있다면? 이 책의 저자들이 바로 그런 이모와 삼촌이다. 대한민국에서 나고 자라고 공부한 저자들은 우리에게도 익숙한 고민과 자신들만의 구체적이고 생생한 경험을 솔직하게 털어놓으며 ‘그렇게 물리학자가 된’ 이야기를 들려준다. 그 이야기는 물리학자 하면 떠오르는 위인과 천재의 이미지와는 사뭇 다르다.

나는 고등학교 시절까지 물리 과목을 배워 본 적이 없다. 대입 면접 중 면접관이 물리학과에 지원한 동기를 묻자 앞이 깜깜했다. 생각 나는 거라곤 아인슈타인 이름밖에 없어서 “아인슈타인을 좋아해서요”라고 대답했다. 황당한 표정으로 나를 바라보던 면접관 교수님의 얼굴이 지금도 생생하다. _11쪽

분명히 문제를 풀었는데, 내가 선택한 답은 모두 오답이었다. 그렇게 고등학교 2학년 성적표에 내 수학 성적은 ‘가’가 되었다. 그러니 물리학을 진지하게 고민하면서 내가 넘어야 할 첫 번째 벽은 수학이었다. _김현철, 90쪽

시만 쓰다가 고2 때 수학 시험에서 영점을 받고, 대입 면접 중 물리학과에 지원한 동기를 묻는 질문에 생각 나는 거라곤 아인슈타인 이름밖에 없어서 “아인슈타인을 좋아해서요”라고 대답하고, 수학과를 가려다 함께 어울려 놀던 친구들이 물리학과에 간다고 해서 따라갔던 학생이 물리학자가 되었다니!
방학만 되면 해외로 가 버리는 지도 교수님 때문에 애가 타고, 신인 배우가 캐스팅을 위해 오디션 보러 다니듯 정규직을 구하기 위해 대학으로 연구소로 세미나 하러 다니며 자존심 상해하는 물리학자의 모습은 또 얼마나 현실적인지!
게다가, 저자들은 모두 국내에서 석사과정까지 마쳤지만, 학부를 마친 대학이 각기 다르고 박사과정을 밟은 나라도 대한민국, 일본, 미국, 독일로 다양하다. 입자물리, 핵물리, 중력이론, 응집물질물리, 통계물리로 연구 분야도 서로 다르다. 각기 다른 경로로 물리학자라는 곳에 당도한 저자들의 다채로운 이야기는 과학자라는 길을 염두에 두고 탐색 중인 이들에게 좋은 참고가 된다. 물리학 안에서도 다양한 세부 전공에 따른 연구 분위기와 진로, 나라마다 다른 연구실 제도와 문화에 대한 정보도 얻을 수 있다.


우리는 어떻게 무엇이 되는가?
각기 다른 물리학자의 길 찾기 속에서 발견하는 길 찾기의 보편 원리

우리는 어떻게 무엇이 되기로 결심하고 그 길을 걷게 되는 것일까? 우리와 같은 교육 제도와 동일한 사회 문화 속에서 공부하고 살면서 한 걸음 한 걸음 물리학자라는 길을 향해 걸어간 K-과학자들의 이야기는 꼭 물리학자가 아니더라도, ‘무엇을 하고 살 것인가’ 고민하고, ‘우리는 어떻게 무엇이 되는가’ 궁금해하는 모든 이들에게 길 찾기의 보편 원리를 넌지시 드러내 보여준다. 그것은, 당장 내가 할 수 있는 일을 열심히 해 보는 것일 수도 있고, 그동안 걸어온 길을 돌아서서 가만히 들여다보는 일일 수도 있으며, 새로운 두근거림을 지나치지 않고 그 신호에 귀 기울이는 일일 수도 있다. 무엇이 되었든, 그 일에는 시간이 필요하다. 저자들의 길 찾기에 동행하다 보면 “매일매일의 노력은 계획된 의도나 프로그램에서 나오는 게 아니라 가슴에서 곧장 나온다”는 아인슈타인의 말도 되새기게 된다.

‘뭔가 해야 한다면, 그게 뭘까?’, ‘맞아, 난 물리학과 학생이니까 일단은 물리 공부를 열심히 해야겠어!” 딱히 원하는 것도 이루고자 하는 것도 없었기에 일단 주어진 것부터 열심히 해야겠다는 마음을 먹은 것이다. _정명화, 20쪽

“책에 있는 대로 가르치니 조금 감질납니다. 우리, 여기서 한 발 더 깊이 들어가 봅시다.” 그리고 교수님은 제2 양자화라는 것을 가르치셨는데, 양자역학 때 배운 내용보다 훨씬 깊은 내용이었다. 그때 물리학에서 입자가 생겼다가 다시 사라지는 것이 무슨 의미인지 조금 알게 되었다. 그날 나는 난생처음으로 물리학이란 학문에 매력을 느꼈다. _김현철, 92쪽

완성된 AMY 검출기에서 전자-양전자 충돌로 인한 신호가 잡혔을 때 그 흥분과 기쁨은 말로 다 할 수 없었다. 그해 여름을 보내면서 ‘이게 내 일인가 보다’ 싶었고, 결국 입자물리 이론 전공에서 실험 전공으로 방향을 틀었다. _김영기, 132쪽


“가장 멋진 학문”
물리학이 우리에게 가르쳐 주는 것들

이 책은 물리학에 대한 송가이기도 하다. 물리학은 복잡해 보이는 현상들 이면에 숨어 있는 보편 원리를 발견하는 학문이다. 저자들은 저마다 물리학의 본질과 조우했던, 일종의 에피파니의 순간을 증언한다.

“혼자서 전자기학과 상대성이론을 공부하던 중에 나는 처음으로 눈앞에서 마치 지평이 열리는 듯한 경험을 했다. 그건 일종의 에피파니였다. 아인슈타인의 특수상대성이론에서 맥스웰 방정식이 나올 수 있다는 사실을 알게 되었을 때 그야말로 온몸에 전율이 일 만큼 짜릿했다”_김현철, 95쪽

“기준틀을 정하고 일관성을 지켜서 뉴턴 방정식을 적용하면 아무리 복잡해 보이는 문제라도 풀린다는 사실을 확인하였고, 보편지식 체계와 그것을 활용하는 분석적 사고의 위력을 체감할 수 있었다.” _최무영, 166쪽

물리학은 그러한 보편 원리로 다양한 물질 현상은 물론이고, 인간을 포함한 이 우주를 이해하고 설명하고자 한다.

“입자물리학은 ‘세상은 무엇으로 만들어졌나’, ‘어떻게 세상이 만들어졌나’, ‘우리는 어디에서 왔으며 왜 여기에 있나’ 하는 질문에 과학적으로 답하고자 하는 학문이다.”_김영기, 125쪽

“물질과 생명, 사회, 그리고 인간을 모두 포함한 세상을 넓고 깊게 보도록 해 주는 눈으로서 물리학을 배우고 익히며 지금까지 살아올 수 있었던 것은 큰 행운이었다.” _최무영, 198쪽

이러한 물리학의 본질과 목적은 변함이 없다. 하지만 오정근 박사의 말처럼 거대 강입자 가속기나 중력파 실험같이 “많은 인력과 비용을 소요하는 프로젝트들이 생겨나면서 오늘날에는 수많은 연구자들이 유기적으로 결합하여 함께 과학 연구를 하게 되었다. 개개의 연구자들이 하나하나의 뉴런이 되고, 그 뉴런들이 유기적으로 연결되어 집단 지성의 천재가 되는 방식의 연구가 새롭게 탄생했다고 해도 과언이 아니다.” 동일한 의미에서 김영기 교수는 다양성의 의미를 되새기며 그 중요성을 강조한다.
“우리가 모르는 우주의 비밀을 밝혀내려면 각자 자신이 아는 것의 한계를 인정하고 다른 사람의 지식과 경험을 배워야 한다. 서로의 다른 생각과 경험이 만날 때, 그 안에서 전혀 예상치 못했던 빛나는 무언가를 발견하곤 한다. 그런 경험은 우리를 행복하게 하고 우리 정신을 고양시킨다. 당연히 연구 결과도 좋아진다.”

물리학에 대해 들으면 들을수록 물리학을 향한 저자들의 애정에 독자들도 전염되고 만다. 그리고 어느새 “물리학은 당신이 상상할 수 있는 가장 멋진 학문입니다”라는 말에 고개를 크게 끄덕이는 자신을 발견하게 될 것이다.

작가정보

저자(글) 김영기

미국 시카고대학교 석좌교수. 미국물리학회 부회장. 고려대학교에서 학사와 석사를 마치고, 미국 로체스터대학교에서 입자물리 실험으로 박사학위를 받았다. 페르미국립가속기연구소 부소장, 시카고대학교 물리학과 학과장을 역임했으며, 2021년 9월 한국인으로는 처음으로 미국물리학회 부회장으로 선출되어 2024년에 자동으로 미국물리학회 회장이 된다. 2022년 7월부터 재미한인과학기술자협회 회장 임기도 시작한다. 국제학술지에 수백 편의 논문을 발표했으며 2000년 미국 과학 잡지 《디스커버리》에 ‘주목할 만한 젊은 과학자 20’으로 소개되었다. 미국과학한림원 회원, 미국예술과학한림원 회원, 한국과학기술한림원 외국인 회원으로 선정되었고, 2005년 호암상, 2010년 ‘로체스터 저명학자상(Rochester Distinguished Scholar Award)’을 받았다.

저자(글) 김현철

인하대학교 물리학과 교수. 인하대학교에서 학사와 석사를 마치고, 독일 본대학교에서 핵자들 사이의 상호작용 연구로 박사학위를 받은 이론물리학자다. 독일의 보훔대학교, 미국의 코네티컷대학교, 일본의 오사카대학교와 이화학연구소, 원자력연구센터의 고등과학연구소에서 연구했고, 양성자의 구조, 펜타쿼크처럼 별난 강입자, 무거운 쿼크가 들어 있는 강입자, 강입자의 토모그래피와 생성 과정, 비섭동 양자색역학의 응용에 관해 180여 편의 논문을 썼다. 저서 『강력의 탄생』이 있다.

저자(글) 오정근

국가수리과학연구소 선임연구원. 서강대학교 물리학과에서 학사와 석사를 마치고, 중력이론으로 박사학위를 받았다. 2009년부터 라이고-비르고-카그라 과학협력단에서 활동하고 있으며, 카그라 연구단의 논문출판위원회와 저자선별위원회 위원, 한국물리학회 실무이사, 한국고에너지물리학회 부회장, 한국중력파연구협력단 총무간사를 역임했다. 중력이론, 중력파데이터분석, 라이고-비르고-카그라 중력파연구단에서 약 190여 편의 논문을 출간했으며, 라이고 과학협력단과 함께 2017년 브레이크스루 기초물리학 특별상을 수상했다. 저서 『중력파, 아인슈타인의 마지막 선물』로 제57회 한국출판문화상을 수상했다.

저자(글) 정명화

서강대학교 물리학과 교수. 성균관대학교에서 학사와 석사를 마치고, 일본 히로시마대학교에서 물성물리학 연구로 박사학위를 받은 실험물리학자다. 미국 로스앨러모스국립연구소에서 박사후연구원, 한국기초과학지원연구원에서 선임연구원으로 근무했다. 지금까지 약 300여 편의 SCI 논문을 게재했고, 2018년 한국자기학회 혜슬선도과학자상, 과학기술정보통신부 선정 ‘2019년 올해의 기초연구자’, 2021년 한국물리학회 학술상 등을 수상했다.

저자(글) 최무영

서울대학교 물리천문학부 교수이자 과학사 및 과학철학 협동과정 겸무 교수. 서울대학교에서 학사와 석사를 마치고, 미국 스탠퍼드대학교에서 통계물리로 박사학위를 받았다. 그동안 포항공과대학교, 고등과학원, 미국 워싱턴대학교와 오하이오주립대학교, 로스앨러모스국립연구소, 프랑스 앙리푸앵카레대학교와 국립과학연구원(CNRS)을 비롯한 여러 대학과 연구소에서 객원·초빙교수나 객원연구원으로 일하였다. 국제학술지에 260여 편의 연구논문을 발표했으며 2000년 한국물리학회 학술상, 2002년 한국과학상, 2019년 암곡학술상을 받았다. 저서 『복잡한 낮은 차원계의 물리』, 『최무영 교수의 물리학 강의』 등이 있다.