물리의 언어로 세상을 읽다

▣ 출판사서평

자연에 대한 인식과 세상의 패러다임을 바꿔버린
아인슈타인의 영웅들에겐‘수학’이란 최적의 언어가 있었다!
과학사, 역사, 전기를 아우르는 소설보다 재미있고 유익한 교양과학서!

20세기의 천재 과학자 아인슈타인의 서재엔 뉴턴과 맥스웰의 초상이 걸려 있었다. 그의 놀라운 업적이 탄생하기까지 뉴턴에서 패러데이, 맥스웰에 이르는 위대한 과학자들의 끝없는 탐구와 치열한 논쟁이 있었다. 자연이라는 거대한 책을 가장 정확하고 우아하게 해석해 낸 그들에게는 어떤 공통점이 있을까? 바로 수학의 언어를 적극적으로 이용하였다는 점이다. 『물리의 언어로 세상을 읽다(Einstein''s Heroes』는 중력에서 전자기이론, 특수상대성이론까지 수학의 언어를 이용해 세상을 상상하고 이를 이론적으로 증명해 보였던 물리학 혁명가들의 연구과정과 삶을 추적하며 자연과 우주를 이해하는 또 하나의 통찰을 제시한다.
작가이자 수학자인 저자 로빈 애리앤로드(Robyn Arianrhod)는 현재 호주 모내시 대학에서 명예 연구원으로 재직하며 패러데이와 맥스웰의 전자역학과 아인슈타인의 특수상대성이론 사이의 연결고리를 찾는 연구에 매진해 왔다. 특히 현대물리학에 있어 그 이론들과 수학의 관계를 재조명한『물리의 언어로 세상을 읽다』로 2004년 호주 빅토리안 프리미어 프라이즈 후보에 오른 바 있다.

이 책은 물리적 세계를 이해하려는 인류의 오랜 탐색을 한 편의 드라마처럼 펼쳐 보이며, 수학은 왜 물리학의 언어로서 중요성을 띠며, 그 성과는 무엇인지 또 그로 인해 인류의 삶에 일어난 변화는 무엇인지를 자세히 소개한다. 물리학은 자연세계의 기본적인 구조, 즉 자연이 구성되어 있는 방식과 그 작동 이유를 다루는 학문으로 가장 ‘단순’하고 ‘기본적인’ 학문으로 간주된다. 그렇기에 복잡한 자연 현상을 어떤 학문보다 이해하기 쉽고 완벽히 표현될 수 있는 물리학의 최적 언어로 단순성과 상징성, 경제성, 패턴화의 특징을 가진 수학이 그 자리를 차지했고 점차 그 중요성이 커지며 ‘과학의 도구’에서 ‘과학의 여왕’으로 발전해 나갔다. 이에 아인슈타인은 “경험과는 상관없는 생각의 산물인 수학이 현실 속의 물체들에 어찌 그토록 감탄스러울 만큼 잘 들어맞는단 말인가?”라고 말하기도 하였다. 수학과 물리학의 관계를 한 축으로 다루는 동시에 수학의 언어를 적극적으로 이용했던 뉴턴, 맥스웰과 같은 천재 과학자들의 일생과 논쟁의 역사를 또다른 축으로 삼고 있다. 책에는 이 세 사람의 주요 과학자들 외에도 당대의 유명 과학자들의 다양한 논점과 연구 활동이 흥미롭게 소개된다.

최초로 중력 이론을 정립한 뉴턴은 놀라운 상상력으로 이론물리학과 이를 표현하는 수학적 언어를 ‘창조’했다. 전자기현상에 있어 ‘장 이론’으로 그와 맞선 패러데이에 이어 맥스웰은 패러데이의 이론을 수학 언어를 이용해 보다 급진적으로 풀어내어 물리적 현실에 대한 관점을 크게 바꿔놓았다. 이처럼 입자와 장, ‘뉴턴 파’와 ‘패러데이 파’로 나뉜 두 이론 사이의 모순을 극복한 맥스웰은 이 책에서 중점적으로 다뤄지는 과학자이다. 그는 물리적 현실을 직접적으로 인식할 수 있는 방법은 바로 수학을 하나의 언어로 철저하게 끌어안는 것임을 증명했다. 맥스웰이 패러데이의 이론을 바탕으로 자신의 이론을 만들었듯이, 아인슈타인은 맥스웰의 전자기이론을 특수상대성이론의 기반으로 사용하여 새로운 과학의 문을 열었다.

전체 13장으로 이루어진 이 책은 무엇보다 딱딱하고 원론적인 설명 대신, 과학과 문학 사이의 틈새를 메우며 뉴턴에서부터 패러데이와 맥스웰을 거쳐 아인슈타인에 이르는 그들의 치열한 탐구과정과 생애를 박진감 넘치고 흥미진진하게 서술한다. 이를 통해 독자들은 물리학의 주요한 흐름을 파악하며 심오한 물리학의 세계에 입문할 수 있다. 만약 우리가 자연의 언어이자 마법의 언어인 수학을 유창하게 구사할 수 있다면, 이 강력하고 위대한 언어는 그동안 우리가 보지 못하고 상상조차 할 수 없었던 것을 우리에게 드러내줄 것이다. 이 책을 통해 우리는 인류 역사상 가장 놀라운 성취이자 언어인 수학에 대한 깨달음과 새로운 시각을 갖게 되고, 우리가 숨 쉬며 생활하고 있는 물리적 세계에 대한 위대한 통찰을 얻을 수 있을 것이다.

저자의 말 중에서

나는 인간의 정신에 바치는 찬사라고 할 수 있는 언어를 탐구해보라고 여러분을 초대하기 위해 이 책을 썼다. 나의 목적은 보기만 해도 기운이 빠지는 설명을 늘어놓는 것이 아니라 여러분이 이 언어를 진정으로 느끼고 그 역사를 알게 하는 것이다. 이 책이 여러분에게 즐거움을 안겨줄 수 있다면 좋겠다.

역자 후기

이 책은 이처럼 20세기 이후의 급격한 기술발전을 가능하게 한 두 이론의 기반을 마련한 것이 바로 맥스웰이라고 주장한다. 맥스웰이 수학이라는 언어를 무기로 삼아, 그때까지 금과옥조로 여겨지던 뉴턴 역학의 아성을 깨고 완전히 새로운 패러다임을 제시했다는 것이다. 저자는 맥스웰의 업적을 설명하면서 수학도 하나의 언어라는 색다른 관점을 제시한다. 언뜻 보기에는 이게 뭔 소리인가 싶지만, 자세히 들여다보면 맞는 말인 것 같다. 우선 모르는 사람이 보면 수학이란 난해한 기호의 나열에 불과하지만, 잘 아는 사람에게는 자신의 생각을 표현할 수 있는 멋진 도구가 된다는 점. 예를 들어, 영어를 모르는 사람에게는 영어가 난해한 기호의 집합으로만 보이지만 영어를 잘하는 사람에게는 영어 역시 자신의 뜻을 표현할 수 있는 언어일 뿐이니 수학과 같지 않은가. 둘째, 일단 수학이라는 언어를 터득하고 나면 맥스웰이 그랬듯이 완전히 새로운 가능성의 영역을 개척할 수 있다는 점. 글자를 모르던 사람이 글자를 깨친 뒤의 변화를 상상해보면, 이것 역시 수학과 언어 사이의 공통점임을 알 수 있을 것이다.

▣ 작가 소개

저자 : 로빈 애리앤로드 Robyn Arianrhod
작가이자 수학자로, 호주 모내시 대학에서 수학을 가르치며 명예 연구원으로 재직 중이다. 패러데이와 맥스웰의 전자역학과 아인슈타인의 특수상대성이론 사이의 연결고리를 찾는 특별한 여행을 통해 현대물리학에 있어서 그 이론들의 중요성을 재조명했다. 문학과 수학에 대한 열정을 담아 집필한『물리의 언어로 세상을 읽다(Einstein''s Heroes)』로 2004년 호주의 유력한 언론인 「디 에이지(The Age)」의 논픽션부문과 빅토리안 프리미어 프라이즈 수상작 후보에 올랐다.

역자 : 김승욱
성균관대학교 영문과를 졸업하고 뉴욕시립대학교 대학원에서 여성학을 수료했다. 동아일보 문화부 기자로 근무했으며 현재 전문번역가로 활발히 활동하고 있다. 옮긴 책으로는『스티븐 호킹 과학의 일생』,『영원한 어린아이 인간』『인도이야기』『누가 베이컨을 식탁으로 가져왔을까』『소크라테스의 재판』『뷰티풀 크리처스』『자전거로 얼음 위를 건너는 법』『분노의 포도』등이 있다.

▣ 주요 목차

추천의 말
저자의 말 특별한 언어의 세계
프롤로그 수학은 인류를 규정하는 언어이다

1. 자연과 수학을 사랑한, 혁명이 싫은 혁명가
2. 전자기의 놀라운 가능성
3. 단순성, 물리학이 지닌 예언력의 열쇠
4. 물리학의 언어, 자연이라는 책을 읽다
5. 뉴턴, 수학으로 세상을 상상하다
6. 즐거운 통과의례
7. 시를 쓰는 물리학자, 제임스 클럭 맥스웰
8. 전자기 논쟁, 뉴턴 파 vs 패러데이 파
9. 수학, 인간의 정신과 자연을 표현하다
10. 물리적 한계를 뛰어넘는 상상
11. 실용적이고 아름다운 맥스웰의 벡터 미적분
12. 최초의 통일장 이론의 탄생
13. 물리학의 혁명을 일으키다
에필로그 수학, 인간이 창조한 최고의 창조물

감사의 말
역자 후기- 세상을 바꾼 위대한 언어
부록- 루트2가 무리수라는 증명
주와 인용자료 목록 / 참고문헌 / 색인