과학의 미해결문제들

▣ 출판사서평

아직까지 해결되지 못한 과학의 12가지 문제를 통해
과학이 주는 지적 즐거움을 만끽한다!

과연 생물의 진화를 증명할 수 있을까?
블랙홀을 관찰할 수 있을까? 뱀장어의 번식지는 어디일까?
성性이 존재하는 이유는 무엇일까? 몸과 마음은 하나일까?
삼라만상을 하나의 방정식으로 설명할 수 있을까?


과학의 미해결 문제란?
미해결 문제라고 하면 미궁에 빠진 범죄사건을 떠올리는 사람이 많을 것이다. 그러나 이 책에서 다루는 것은 과학 영역의 미해결 문제다. 수학뿐 아니라 과학 영역 전반에 걸쳐 풀리지 않은 미해결 문제는 산적해 있다.
우리가 흔히 알던 것이라고 생각하던 것들, 혹은 너무도 당연해서 생각조차 하지 못했던 것들에 아직도 해결되지 않은 비밀이 숨겨 있다면? 하다못해 뱀장어가 어디에서 알을 낳는지도 몰라 제대로 양식에 성공하지 못하고 있다면? 날이 추워지면 앓곤 하는 감기조차 완치 방법이 없고 감기약은 다만 열을 내리는 해열제와 항생제일 뿐이라면? 과학과 의학이 발달했다는 현대를 살아가며 인간은 알 수 있는 것은 어디까지인지 새삼 의심스러워진다.
아직 풀리지 않은 과학의 미해결 문제에는 일반인들이 이해할 수도 없을 만큼 복잡한 이론과 수식 혹은 실험이 필요한 경우도 있다. 그러나 이 책에서 다루고 있는 문제들은 우리가 한 번쯤은 들어본 주제들이다. 푸앵카레라든가 리만과 같은 사람의 이름은 낯익고, 타임머신이나 블랙홀은 너무 자주 접해서 오히려 현실성이 떨어질 정도다. 초끈이론도 신문이나 과학 뉴스를 눈여겨보는 사람이라면 접해봤을 것이다. 하지만 학교에서 배웠던 진화론 역시 아직은 해결된 것이 아니라고 한다면, 우리가 알고 있는 지식은 그다지 대단한 것이 아닌 것만 같다.
물론 이런 과학의 미해결 문제들을 알지 못한다고 해서, 그 비밀이 밝혀지지 않았다고 해서, 살아가는 데 문제가 있거나 곤란하지는 않다. 그러나 아직 풀리지 않은 과학 영역의 미해결 문제를 살펴봄으로써 과학의 참재미를 알아갈 수 있지 않을까?

과학과 수학으로 모든 것을 해결할 수 있는가?
미국의 고등학교 수학 시간에 다루는 ‘소파 옮기기 문제’는 미해결 문제가 과연 어떤 것인지 엿볼 수 있게 한다. 직각으로 꺾인 폭 1미터의 복도가 있다고 할 때 그 복도를 통과할 수 있는 최대 면적의 소파를 찾는 문제다. 소파를 세워서 이동할 수 없고 바닥에 놓은 채 끌고 가야 한다는 조건이다.
단순하게 생각하면 정사각형, 직사각형, 삼각형 등의 모양을 한 소파를 떠올리겠지만, 어떤 모양이어야 한다는 제한은 없다. 그렇다면 반원 모양일 수도 있고, 반원을 변형한 모양의 소파일 수도 있다는 말이다. 이렇게 여러 가지로 계산하면 생각보다 훨씬 다양한 답이 나온다.
그렇다고 이제껏 나온 답 중에 가장 큰 값이 정답이라고는 할 수 없다. 앞으로 더 큰 값이 나오지 말란 법이 없기 때문이다. 그렇다면 더 큰 값이 없다는 것을 증명해야 하는데, 아직은 컴퓨터로도 계산해낼 수 없다고 한다. 결국 이 문제는 미해결 문제로 남아 있다.
어떻게 보면 이제껏 우리는 오해하고 있었는지도 모른다. 미해결 문제란 일부 학자들이나 다룰 수 있는, 수백 년 넘게 이어져온 난제만을 가리키는 것이 아니다. 미해결 문제는 이처럼 우리의 일상생활에도 널려 있다. 이를 미해결 문제로 인식하고 해결하기 위해 도전하는 것은 단지 과학자들의 몫만은 아닐 수도 있다는 말이다.
물론 우리의 교육 현장에서는 이처럼 ‘정답’이 없는 문제를 가르치지는 않는다. 특히 수학과 과학 문제는 이미 해결된, 그래서 정답이 정해진 내용만을 가르친다. 그래서 우리는 과학과 수학으로 무엇이든 해결할 수 있는 것처럼 생각하곤 한다. 그러나 명확히 해명된 사실은 극히 일부분이고, 그것을 학교에서 배울 뿐이다. 사회를 비롯하여 이 세상은 아직도 미해결 문제로 가득 차 있다. 이제부터라도 주변의 미해결 문제에 주의를 기울인다면 세상을 바라보는 눈이 조금은 달라지지 않을까.

미해결 문제에 미친 과학자들
이 책에 등장하는 과학자와 수학자 들은 흔히 말하는 천재다. 누구보다도 똑똑하고, 평범한 사람들은 상상도 할 수 없을 만큼 엄청난 능력을 지니고 있다. 그러나 어떤 사람은 미해결 문제에만 매달리다가 생을 마감하기도 했고, 현실의 끈을 놓아버리기도 했으며, 미해결 문제를 해결하고도 부와 명예를 물리치고 세상을 등지기도 했다. 그만큼 미해결 문제에 도전한다는 건 쉽지 않은 일이다. 그러나 아직도 풀지 못한 문제를 해결하기 위한 전 세계의 과학자들이 도전은 거듭되고 있다.
학교에서 배웠거나 뉴스에서 접한 과학자들 말고도, 과학 분야에서 놀라운 업적을 쌓았으면서도 이제껏 알지 못했던 과학자들을 만나는 것도 이 책의 소소한 재미다. 잘 알려진 과학자이지만 알려지지 않았던 일화들을 살짝 맛보는 것도 숨겨진 매력이다. 책을 통해 주변에서 쉽게 만나기 어려운 천재들의 모습을 엿보는 재미를 누려보길 바란다.

왜 미해결 문제인가?
사실 살면서 몰라도 그다지 상관없는 과학의 미해결 문제들을 살펴볼 필요가 있을까? 이 책의 공동 저자인 마루야마 아쓰시는 그 점에 대해 어릴 적 자신을 떠올리며 이렇게 설명한다. 끝없는 질문으로 부모님을 곤란하게 만들자 부모님은 그를 도서관으로 이끌어주셨고, 그는 도서관에 가득 꽂힌 책을 보면서 답을 찾겠다고 의욕을 불살랐다. 그리고 지금은 그때의 도서관 풍경을 떠올리며 자신의 천직이 연구임을 확신한다. 그는 어릴 적 도서관이 좋았던 이유가 원하던 책을 발견했을 때의 감동, 그 책을 읽고 난 후의 성취감보다는 책을 찾아다니던 설렘 때문이었다고 설명한다. 그런 의미에서 과학의 진수는 역시 미해결 문제에 있다는 것이다.
학교에서 배우는, 답이 밝혀진 과학은 미해결 문제를 다루기 위한 준비 과정이었을지도 모른다. 과학은 훈련이 필요한 즐거움이고, 이 책은 그 훈련을 짧게 맛보며 과학의 즐거움을 만끽해볼 수 있는 시도가 될 것이다. 물론 이 책에서 다루는 문제는 과학의 수많은 미해결 문제 중 극히 일부분에 지나지 않지만.
아마도 미해결 문제를 평범한 사람들이 해결하긴 어려울 것이다. 그러나 어릴 적 호기심으로 책장을 넘겼던 것처럼, 그렇게 이 책을 읽고 과학의 즐거움을 맛볼 수 있다면 그것만으로도 우리의 삶은 조금 풍성하지 않을까.

▣ 작가 소개

저자 : 다케우치 가오루(竹內 薰)
이학박사이자 과학전문 작가. 1960년 도쿄에서 태어나 도쿄대학교 교양학부 교양학과, 이학부 물리학과를 졸업한 후, 캐나다 맥길(McGill)대학교 대학원에서 고에너지 물리학 박사과정을 수료했다. 일본 NHK의 인기과학 프로그램 [사이언스 ZERO]에 출연 중이다. 과학이론을 일반 독자들에게 쉽게 설명하는 데 뛰어나며 저서로 《무섭지만 재밌어서 밤새 읽는 과학 이야기》, 《한 권으로 충분한 양자론》 등 여러 권이 있다.

저자 : 마루야마 아쓰시(丸山篤史)
1971년에 태어났다. 의학박사로, 오사카대학 대학원 의과계 연구과에서 공부했다. 기초생물학 연구소의 시간공간제어연구실에서 근무하고 있다. 생명과학(생리학, 신경과학, 의용공학 등)이 전공이다.

▣ 주요 목차

들어가며

0. 미해결 문제란 무엇인가?_소파 옮기기
1. 커피 잔은 도넛이 될 수 있을까?_푸앵카레 추측
2. 대멸종은 왜 일어날까?_대멸종
3. 블랙홀을 관찰할 수 있을까?_블랙홀
4. 생물의 진화를 증명할 수 있을까?_진화론
5. 시간여행은 가능할까?_타임머신
6. 뱀장어는 어디에서 번식할까?_뱀장어
7. 양자를 측정하는 것이 가능할까?_불확정성 원리
8. 성性은 왜 존재할까?_성性
9. 소수는 어떤 패턴을 가지고 있을까?_리만 가설
10. 마취약은 어떻게 작용할까? _마취
11. 몸과 마음은 하나일까?_몸-마음 문제
12. 삼라만상을 하나의 방정식으로 설명할 수 있을까?_초끈이론

에필로그
참고문헌
사진출처
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