“자연을 향한 새로운 접근법”을 터득하게 할 책 ｜ 박병철

리처드 P. 파인만은 양자전기역학(Quantum Electrodynamics, QED)을 완성한 물리학의 천재이자 일반 대중에게 물리학을 쉽게 전달하는 "물리 전도사"로 1900년대를 살다 갔다. 어떠한 형식에도 얽매이지 않고 자신만의 독창적인 이해방법을 끈질기게 추구했던 그는 자연의 숨은 실체에 가장 가까이 다가갔던 물리학자 답게 "바보가 이해할 수 있는 것은 나도 이해할 수 있다!"는 구호 아래 딱딱하고 난해하기로 소문난 물리학을 가장 일상적인 언어로 풀어내어 전 세계 물리학도들의 스승으로 입지를 굳혔다.

물론 현대물리학은 지금도 여전히 어렵고 지루하다. 물리학을 풀어내는 기본 언어 자체가 수학이기 때문에 그렇기도 하지만, 물리학이 어렵게 느껴지는 가장 큰 이유는 자연의 행동방식이 우리들의 일상적인 직관과 너무나도 동떨어져있기 때문이다. 모든 물체는 원자로 이루어져 있고 원자들은 그들만의 독특한 행동양식을 따라 움직이고 있지만 우리 인간은 원자와는 비교도 할 수 없을 정도로 거대한 존재이기에 거시적인 직관에 익숙할 수밖에 없다. 그런데 미시세계에 적용되는 법칙들이 한결같이 우리의 직관을 벗어나 있기에, 우리는 물리학을 공부하면서 이미 굳어져버린 직관과 새로운 지식 사이의 괴리를 극복해야 한다. 여기서 성공을 거두면 방대한 물리학의 세계로 입문하여 마음껏 서핑을 즐길 수 있다. 그러나 대다수의 학생들은 위에서 언급한 괴리를 극복하지 못하고 직관의 세계에 주저앉아버리는 것이 어쩔 수 없는 현실이다.

이 점을 너무도 잘 알고 있었던 파인만은 다음 두 가지의 사실을 특히 강조하고 있다. 첫째, "물리학, 천문학, 생물학 등의 학문 분야라는 것은 우리 인간들이 인위적으로 분류해놓은 엉성한 분류에 불과하며 실제의 자연은 그러한 분류에 아랑곳하지 않고 예나 지금이나 자신만의 길을 간다"는 것이다. 즉, 물리학은 망망대해에 떠있는 외딴 섬이 아니라 자연이라는 거대한 네트워크의 일부이며, '물리학'이라는 용어 조차도 경우에 따라서는 하나의 선입견으로 작용할 수도 있으므로 기존의 학문 분류법에 연연하지 말고 "있는 그대로를 이해하라"는 것이다. 둘째, "자연을 지배하는 법칙이 제아무리 황당하고 직관과 동떨어져 있다 해도 그것이 실험 결과와 잘 일치하면 기존의 직관을 버리고 황당한 법칙을 사실로 받아들이라"는 것이다. 이것은 돈이 급하게 필요한 사람에게 굳이 '올바른 돈'을 골라서 빌려 줄 필요가 없는 것과 같은 이치이다. 자연의 법칙이 인간의 직관이나 종교, 또는 철학적 관념과 맞아 떨어진다는 보장은 어디에도 없다. 현대물리학을 떠받치고 있는 양자역학(Quantum Mechanics)도 고전적 직관과 정면으로 상치됨에도 불구하고 실험 결과와 잘 일치한다는 이유로 지금까지 그 명맥을 굳건하게 지키고 있지 않은가.

이 두 가지 사실을 유념하고 파인만의 강의를 접한다면 "자연을 향한 새로운 접근법"을 터득하게 될 것이다. 이 책은 1961~1962년에 걸쳐 캘리포니아 공과대학(Caltech)의 학부생들에게 베풀어진 강의를 재편집하여 출판한 것으로서 전체적인 순서는 각 대학에서 강의되고 있는 '일반물리학'의 범주를 크게 벗어나지 않지만 논리의 전개 방식이 너무도 독특하고 깔끔하여 전 세계 물리학도들의 필독서로 일찌감치 자리잡았으며, 근 50년이 지난 지금까지도 강한 생명력을 유지하고 있다. 물론 내용 자체가 대학 강의용이라 일반인들이 접근하는 데 약간의 무리가 있긴 하지만 수식을 철저히 배제시키고 논리적인 설명만으로 이루어진 부분도 있으므로 적절한 부분을 골라서 읽는다면 파인만식 강의의 진수를 만끽할 수 있으리라 생각된다.■