[파인만의 여섯가지 물리이야기] - 리처드 파인만 (3장) "우리는 각자 명백하게 고유하다."

📕 도서 정보

 

파인만의 여섯가지 물리 이야기

『파인만의 여섯 가지 물리 이야기』 보급판 . 흔히 아인슈타인 이후 최고의 천재로 평가되는 미국의 물리학자 파인만이 물리학의 진수를 일상적인 언어로 풀어냈다. 리처드 파인만은 원래 물리학계에 천재적인 인물로 소문이 났지만, 그의 가장 큰 장점은 무엇보다도 '어려운 내용을 쉽게 풀어내는' 흔치 않은 재능을 타고났다는 것이었다. 더군다나, 물리학의 전문가가 아닌 일반 학부생을 대상으로 하는 강연이었기 때문에, 파인만의 설명은 간결하면서도 조리있고, 유머러스하면서

저자

리처드 파인만

출판

승산

출판일

2003.01.06

 

📚 책과 저자

리처드 파인만(Richard Feynman, 1918-1988)은 20세기 가장 탁월한 이론물리학자 중 한 명으로, 1965년 양자전기역학(QED) 분야의 업적으로 노벨 물리학상을 수상했습니다. 그는 뛰어난 과학자일 뿐만 아니라 탁월한 교육자로서도 유명했으며, 복잡한 물리 개념을 명확하고 이해하기 쉽게 설명하는 능력으로 많은 사람들에게 영감을 주었습니다.

'파인만의 여섯가지 물리이야기(Six Easy Pieces)'는 파인만이 캘리포니아 공과대학(Caltech)에서 진행한 유명한 '파인만 물리학 강의(The Feynman Lectures on Physics)' 중에서 일반인도 이해할 수 있는 여섯 개의 기초적인 강의를 모은 책입니다. 이 책은 원자, 물리 법칙의 기본 개념, 에너지 보존, 중력, 양자역학 등의 주제를 다루고 있습니다.

파인만은 이 책에서 복잡한 물리학적 개념을 일상적인 비유와 직관적인 설명을 통해 풀어냅니다. 그의 강의 스타일은 공식적인 수학적 표현보다는 물리적 직관과 개념적 이해에 중점을 두고 있어, 물리학을 처음 접하는 사람들도 쉽게 이해할 수 있습니다.

'파인만의 여섯가지 물리이야기'는 단순히 물리학 지식을 전달하는 것을 넘어 과학적 사고방식과 자연을 바라보는 관점을 제시합니다. 파인만은 자연 현상에 대한 호기심과 질문의 중요성을 강조하며, 과학이란 단순히 사실을 암기하는 것이 아니라 세상을 이해하는 방법이라고 가르칩니다.

이 책은 물리학 입문서로서 전 세계적으로 큰 인기를 얻었으며, 파인만의 가르침이 담긴 다른 책들('Six Not-So-Easy Pieces', 'QED: The Strange Theory of Light and Matter' 등)과 함께 과학 교육의 고전으로 자리 잡았습니다. 파인만의 명쾌한 설명과 독특한 통찰력은 오늘날까지도 많은 과학자와 학생들에게 영감을 주고 있습니다.

 

📖 내용 요약

1. 움직이는 원자: 이 강의에서 파인만은 모든 물질의 기본 구성 요소인 원자의 개념을 소개합니다. 원자의 끊임없는 움직임과 상호작용이 우리가 관찰하는 모든 자연 현상의 기초가 됨을 설명하며, 브라운 운동과 같은 일상적 현상을 통해 원자의 존재를 이해하도록 돕습니다.
2. 기초 물리학: 이 강의에서는 물리학의 근본 개념과 과학적 방법론을 다룹니다. 관찰, 가설 설정, 실험적 검증으로 이어지는 과학적 프로세스를 강조하며, 물리 법칙이 어떻게 발견되고 정립되는지 설명합니다.
3. 물리학과 다른 과학과의 관계: 이 강의에서는 물리학이 화학, 생물학, 지질학 등 다른 과학 분야와 어떻게 연결되어 있는지 탐색합니다. 파인만은 모든 자연 현상이 궁극적으로 물리 법칙에 기반하지만, 각 학문 분야가 고유한 접근 방식과 중요성을 가지고 있음을 설명합니다.
4. 에너지의 보존: 이 강의는 자연계에서 에너지가 다양한 형태로 변환되지만 총량은 항상 보존된다는 중요한 물리 원리를 다룹니다. 위치 에너지, 운동 에너지, 열 에너지 등 다양한 에너지 형태와 그 전환 과정을 이해하기 쉽게 설명합니다.
5. 중력: 이 강의에서는 뉴턴의 중력 법칙부터 아인슈타인의 일반 상대성 이론까지, 중력에 대한 우리의 이해가 어떻게 발전해왔는지 탐색합니다. 중력이 작용하는 방식과 그것이 우주의 구조에 미치는 영향을 설명합니다.
6. 양자적 행동: 마지막 강의에서는 미시 세계를 지배하는 양자역학의 기본 원리를 소개합니다. 이중 슬릿 실험과 같은 핵심 실험을 통해 양자역학의 확률적 특성과 불확정성 원리와 같은 직관에 반하는 개념들을 이해하기 쉽게 설명합니다.

 

💫 인상 깊은 구절들

사람들은 흔히 '과학적이 아닌' 것에 대하여 불신하는 경향이 있는데, 그것은 전적으로 잘못된 생각이다. (중략) 그것은 단지 과학이 아닌 '다른 무엇'일 뿐이다.

유기물은 원자의 배열 상태가 복잡하다는 것 말고는 무기물과 조금도 다를 것이 없다.

원자의 화학적 성질을 결정하는 것은 핵의 질량이 아니라 전자의 개수다. (중략) 양성자의 개수는 전자의 개수와 일치하므로, 양성자의 수가 같은 원자들은 같은 이름으로 불린다.

단백질이라고 해서 모두 효소는 아니지만, 모든 효소는 무조건 단백질이다.

단백질이란 20여 종의 아미노산들이 복잡하게 얽혀 있는 형태인 것이다.

이 DNA야 말로 하나의 세포로부터 다른 세포로 전달되는 핵심 물질이다.

DNA를 이루는 분자들도 자신의 몸집을 키운 후에 둘로 갈라지는 것일까? 아니다. 그건 불가능하다.

DNA의 구조 - 분자들로 이루어진 두 가닥의 가느다란 선이 서로 상대를 휘감고 있는 이중 나선 구조가 바로 그것이다.

모든 생명체들은 각자 고유의 배열을 갖고 있다.

재미있는 것은, 이들 중 어떤 특정한 짝들만이 서로 마주 볼 수 있다는 점이다. (중략) BAADC..의 순서로 되어 있는 기존의 줄과 정확하게 들어맞는 ABBCD..의 줄을 만들어 낼 수 있을 것이다. 세포가 분열할 때 두 가닥으로 갈라진 DNA는 바로 이런 과정을 통해 자신의 짝을 만들어서 온전한 DNA가 되는 것이다.

DNA는 세포핵 안에 있다.

모든 생명활동은 결국 원자의 움직임으로부터 이해될 수 있을 것이다.

우주 내의 모든 별들이 지구에 있는 원소들과 동일한 종류로 이루어져 있음을 알아낸 것이다. (중략) 모든 원자들은 각자 고유한 진동 수의 빛을 방출하고 있다.

별의 내부구조를 알아내는 것은 별의 내부를 육안으로 볼 수는 없지만, 그곳에 있는 원자들의 행동 방식을 계산으로 알아낼 수는 있기 때문이다.

우리의 몸을 이루고 있는 모든 원자들도 먼 옛날 어떤 별 속에서 '조리되어' 밖으로 방출된 것이다. 다시 말해서 우리 모두는 '별의 후손'인 셈이다.

우리가 지구 내부에 대하여 알고 있는 것은 멀리 떨어져 있는 별의 내부에 관한 지식보다 훨씬 적다.

어떤 동물이 무언가 새로운 지식을 습득하면 전에 못하던 행동을 할 수 있게 된다. 이것은 곧 그 동물의 뇌세포에 변형이 일어났음을 뜻한다.

물리학 이론이 어떻게든 유용하게 사용되기 위해서는, 먼저 원자의 정확한 위치가 규정되어야 한다. 그리고 화학을 이해하려면 존재하는 원자의 종류를 알아야 한다. 그래야만 대상을 분석할 수 있기 때문이다.

우리의 보잘것없는 지성이 와인 한 잔을 놓고 물리학, 생물학, 지질학, 천문학, 심리학 등을 떠올린다 해도, 자연은 그런 것에 전혀 관심이 없다. 그러므로 와인의 존재 이유를 기억하면서 그것과 알맞은 거리를 유지하도록 하라.

DALL-E, 젋은 파인만

💭 나의 사색

우리 몸을 이루고 있는 원자들의 화학적 성질을 결정하는 것이 고작 전자를 몇 개 가지고 있느냐라는 사실에 놀라움을 금치 못 했다. 너무 놀라웠다. 사과와 차동차와 건물이 다른 것처럼 '다름'이라는게 절대적인 다름을 의미할 줄 알았는데, 전자가 몇 개이냐에 따라 달라진다는 게 너무 신기하다.

그럼 결국 우리의 삶을 결정하는 건 우리가 '어떤' 것을 '몇 개' 가지고 있느냐가 아닐까? 예를 들어, 좋은 습관을 몇 개 가지고 있느냐에 따라 삶이 완전히 다를 것 같다. 물론 환경의 영향을 무시할 수는 없겠지만, 내가 '어떤' 사람인지는 결국 '어떤 습관'을 '얼마나' 가지고 있느냐가 아닐까?

운동하는 습관을 가진 사람의 삶과 운동하는 습관을 가지지 않은 사람의 삶은 완전히 다르지 않을까? 돈을 절약하는 습관을 가진 사람의 삶과 돈을 절약하지 않는 사람의 삶도 완전히 다르지 않을까? 우리가 무엇이 근본적으로 다를까? DNA와 환경은 우리가 어쩔 수 없을 것 같다. 하지만 습관은 우리가 바꿀 수 있지 않은가!

어디에서 우리가 하는 행동의 절반 이상은 습관에서 나오는 것이라는 말을 들은 적이 있다. 아마 『작은 습관의 힘』에서 읽은 것 같기는 하다. 어쨌든 그렇다면 습관을 바꾸면 우리의 행동 절반 이상을 바꾸는 것이고 그렇다면 우리의 삶의 절반 이상이 변할 수 있다는 게 아닐까?

DNA의 구조 - 분자들로 이루어진 두 가닥의 가느다란 선이 서로 상대를 휘감고 있는 이중 나선 구조 -를 분리시키면 BCADD 같은 배열이 나오는데, 모든 생명체들은 각자 고유의 배열을 갖고 있다. 이게 바로 우리를 구별하는 key value가 되는 것일까? 지문처럼? 지문은 지워질 수 있는데, 이 DNA 염기 서열 (당 배열)은 지워지지 않을 것 같다!

어제 봉준호 감독의 『미키 17』영화를 보고 왔는데, 미키 17과 18은 염기 서열이 똑같은 것일까!?

그리고 우리를 구성하고 있는 원자들은 다른 별에서 왔다는 사실도 재밌다. 원자가 만들어지는 작업은 지구상에서 존재하기 어렵다고 한다. 높은 열와 압력이 필요해서 그런가? 그래서 결국 빅뱅으로 생성된 원자로 구성된 게 우리라는 것이다. 그런데 더 재밌는 사실은 <우리가 지구 내부에 대하여 알고 있는 것은 멀리 떨어져 있는 별의 내부에 관한 지식보다 훨씬 적다>는 것이다!

그리고 동물이 지식을 습득하면 행동이 바뀌는데, 행동이 바뀌었다는 것은 뇌가 변했다는 것을 의미한다고 한다! 지금 읽고 있는 『마음의 기술』에서도 뇌의 가소성을 이야기한다! 책을 읽으면 뇌가 변하는 것일까!?

다만, 우리가 이런 우주의 거대한 진리를 알려고 한다고 하더라도 우주는 그저 가만히 지켜만 보고 있을 것이다! 알베르 카뮈는 이런 상황을 부조리라고 했는데, 가끔 나도 세상과 우주의 무관심에 좌절할 때가 있다. 그래서 우리에게 중요한 태도는 리처드 파인만이 그랬던 것처럼 '알맞은 거리를 유지'하는 것이 아닐까 싶다.

 

✍️ 마무리 생각

과학이 밝혀낸 법칙과 사실들이 우리의 삶과 죽음에 대해 여러 가지 말들을 건내고 있다는 생각이 든다. 우리가 원자로 이루어져 있기 때문에 원자론을 통해 우리의 행동을 이해할 수 있다는 것도 그렇다. 과학이 밝혀낸 사실을 받아들이고 삶을 영위해 나가는 게 중요하지 않을까 싶다. 이런 사실에 너무 몰두하지 말라는 조언을 리처드 파인만이 했는데, 왜 그런지 조금은 알 것 같기도 하다.

우주는 우리가 이런 법칙들을 발견해내는데 관심이 없기 때문에 우리 '혼자' 힘을 빼고 있는 게 아닐까 싶다. 결국 그래서 우리는 어떻게 살아야 하는가에 대한 질문은 아직도 유효한 것 같다. 과학이 얼마나 많은 법칙과 사실을 증명해냈는지에 관계 없이 그 질문은 계속 던져져야만 할 것 같다.

📚 다른 챕터로 넘어가기

(1~2장 : 움직이는 원자 / 기초물리학)

[파인만의 여섯가지 물리이야기] - 리퍼드 파인만 (1~2장) "미래를 정확히 예측하는 것은 불가능하

(4장 : 에너지의 보존)

 

[파인만의 여섯가지 물리이야기] - 리처드 파인만 (4장 에너지의 보존) "에너지 보존 법칙은 사실

(5장 : 중력)

[파인만의 여섯가지 물리이야기] - 리처드 파인만 (5장 중력) "중력은 수천만 광년의 먼 거리까지

(6장 : 양자역학)

[파인만의 여섯가지 물리이야기] - 리처드 파인만 (6장 양자역학) "우리가 알 수 있는 것은 오로지