물리학은 생물적 자연 이외의 물체 사이의 상호작용과 물체의 운동, 물질의 구성과 성질의 변화, 에너지의 변화 등을 연구하는 학문이다. 현대 물리학은 이론과 기계의 도움으로 우리가 알 수 있는 자연의 범위를 상식적으로는 상상할 수 없을 만큼 확대할 수 있다. 현대 물리학의 시야는 초미시 소립자 세계로까지 확대되고 공간과 함께 시간에 대해서도 시야를 넓혔다. 또 에너지 분야에서도 크게 시야를 넓혀가고 있다. 그래서 현대 물리학은 자연의 흥미로움과 신비를 알려주는 학문이다. 감각적 세계의 물리학 현상은 뉴턴의 운동 법칙을 기초한 물리학으로 설명할 수 있는데 이런 물리학은 고전 물리학이라고 한다. 

아인슈타인은 면에는 평평한 면과 휘어진 면이 있듯 공간에도 평평한 공간과 휘어진 공간이 있고 우리 경험의 범주 내에서 우주가 평평한 공간 같지만 우주 전체로 보면 휘어진 공간이라고 생각했다. 그러나 우리에게는 공간의 휘어짐이 보이지 않는다. 우리가 일상에서 흔히 보는 공처럼 생긴 구체 속 공간이라고 오해하는 사람들이 많다. 공간이 반드시 휘어 있으란 법은 없다. 공간의 기하학적 성질을 이용하면 실제 우주 공간이 휘어 있는지 알아낼 수 있다. 우주 공간이 휘어짐을 조사한 바에 따르면 뜻밖에도 아인슈타인의 예상과는 달리 휘어짐이 0 또는 아주 조금 마이너스라는 결과를 얻었다고 한다. 물리학적 방법으로 인식할 수 있는 것은 물질과 공간이다. 물질과 공간이 존재하지 않는 우주 공간의 끝에 물리학적으로는 알 길이 없다고 할 수 있다. 

물질이 최소 단위는 무엇일까? 눈에 보이진 않지만 기계를 이용해 작은 물체도 볼 수 있다. 물질은 분자로 이루어져있으며, 그 분자도 쪼개고 쪼개서 물질의 원자가 된다. 분자는 이 원자가 결합해 생성된다는 것이다. 그러면 원자는 이름처럼 불가분의 존재일까? 화학 반응으로는 분명 불가분한 존재로 보인다. 그런데 물리학에서는 원자는 불가분의 존재가 아니라 어떤 구조를 가진 복합체라는 것이다. 

물리학에서 자연의 안정을 지키는 것으로 플랑크 상수를 꼽는다. 플랑크 상수야말로 기괴한 불확정 현상을 일으키는 장본인이다. 자연은 입자의 위치를 나타내는 길이라는 양과 같은 입자의 운동 상태를 나타내는 운동량이라는 양에 하나의 제한을 둔 것이다. 플랑크 상수 값이 0이 되면 불확정성 이론의 공식에 대입하면 위치와 운동량의 불확정 범위도 0이 된다는 것이다. 하인리히 루벤스가 플랑크 상수를 발표하지만 물리학회에서는 플랑크 상수는 관심을 받지 못했다. 4년 뒤 아인슈타인이 플랑크 상수를 이용해 광자설을 발표한다. 비로소 플랑크 상수의 가치를 학계에서 인정한 것이다. ＜물리지 않는 물리학＞에서는 알지 못했던 물리학에 대한 이야기를 재밌게 들려주고 있는데 물리학 자체가 범위가 넓기에 다양한 물리학의 이야기를 읽을 수 있다.  

은 가장 단순한 현상을 가장 복잡하게 표현한 학문이다.

이는 물리학이 표현하는 현실은 우리 직관과 많이 다르기 때문에 엄밀성을 위해 복잡한 수식을 써야 한다고 여겨진다.

하지만 이 책은 상대성이론, 양자역학등 상대적으로 이애하기 어려운 물리학 개념을 일반인도 충분히 이해할 수 있도록 불확정성의 원리는 기차의 움직임으로, 시공간의 왜곡을 통한 4차원에 대한 설명은 간단한 그림으로 채워 넣었다.

그런것으로 미루어 보아 이 책은 물리학에 관심이 있지만 복잡한 수식들을 잘 모르는 입문자들을 위한 책이라고 볼수 있다.

중3 아들의 리뷰

책을 선택한 이유는 오직 아들 때문이었습니다. 물리를 좋아하는 아들은 중간고사가 끝나고 재미있는 책을 원했고, 그런 아들에게 권해주었던 책입니다. 책 제목과 부제에 확~ 끌린다며 읽기 시작한 아들은 재밌게 읽더니 간단 리뷰라며 남겨주었네요.

물리나 과학에 조금이라도 관심이 있으면 재밌겠지만 오늘부터 (?)완전 문학파인 저는 너무 어려웠음을 밝힙니다.

책을 읽었지만 거의 글자는 읽었지만 내용은 못 읽은,... 그러나.. 또 도전하고 싶은 책이였어요.

이 책은 물리에 입문하고 싶거나,

물리에 입문한 사람들이라면 꼭 소장하면서 정보를 쌓아 가는것을 추천해요.

part1. 물리학, 최첨단의 날개를 달고서

part2. 미시 세계는 상식을 파괴한다.

part3. 물리학은 자연의 본질을 해명했다.

part4. 우주의 수수께끼를 푸는 소립자의 활약

part5. 시간이 느려지고 공간이 줄어드는 세계

part6. 물질 세계의 끝을 찾아서

part7. 진공 세계에서는 '무'에서 '유'가 생긴다

책을 읽으면서 물리학이 도대체 뭔가에 대해서 생각할 수 있었어요.

아이가 핵물리학을 공부하고 싶다는 이야기를 했을때 그 학문이 뭘까보다는 어떤 전공을 해야 하는거며,

어떤 대학에 그런 학과가 있더라.. 이런 생각만 했던 저를 반성하게 되었어요.

최소한 물리학이 뭔지 부터 알고 아이의 꿈을 응원해줘야 하는게 맞는건데 말이죠!

이 책에서 도움을 받을 수 있을것 같아요.

네.. 정말 어려운 책은 맞는데,

그런데도 이 책은 여러회독을 거치면 물리학의 끝은 잡을 수 있을것 같은 희망이 보이거든요.

part6 물질 세계의 끝을 찾아서 / 미시 세계에 존재하는 거대한 힘

이 부분을 예로 들어 보자면

'그가 밝혀낸 양성자와 중성자의 내부 구조는 다음과 같다.' 라는 말로 다음 내용은 어떤 내용이 나올지, 그리고 저자 입장에서 충분히 일반인의 눈높이에 맞춰 설명을 해주고 있습니다.

'그렇다면 양성자와 중성자의 심은 무엇으로 나타내며, 그 심을 둘러싼 구름은 무엇을 나타낼까?'

바로 설명을 이어가기 때문에 독자는 매우 편하게 지식을 습득하면 되는 책이더라구요.

＜원자폭탄의 에너지원＞을 설명할때는 핵력이란 어떤 것일까? 핵력의 두드러진 특징은 첫째, 둘째....

이런 설명들로 따로 정리하지 않아도 될만큼 친절합니다. 물리학 입문을 원한다면 이 책이 큰 도움이 되겠죠?

어렵고 딱딱한 수식이 없고 쉽고, 재미있다! 는 과.알.못인 저에겐 해당사항이 없었지만, 이 책이 첫 물리학 책으로는 꽤 유용하고, 적절하다는 생각은 갖게 되네요.

다행히 이 책을 감수 한 오스가 겐 교수도 이해 못하는것때문에 실망하지 말자라는 말을 전하네요.

실망하지 않고 2회독 고고???

책 출간 50년이 지난 후 다시 복간되었다는 사실이 이 책의 가치는 충분한것 같습니다.

물리지 않는 물리학 : 우주와 미시세계의 물리를 재미있게 시작하는 가장 쉬운 입문서

문과 출신인 나로서는 학창시절의 물리 과목은 공식에 맞춰 숫자를 집어넣는 따분한 과목으로 기피대상 과목으로 화학과 경합했다.

그럼에도 철모르던 시절, 과학자는 장래 희망이었고 많은 아이들은 장래희망 란에 직업으로서 써넣었지만 요즘은 10위권 뒤로 밀려난 지 오래되었다고 한다.

2020년 기준으로 초등학생 장래 희망 순위 3가지를 살펴보면: 운동선수, 교사, 크리에이터. 

어린 시절 소망하던 직업이 현실로 연결되는 경우가 적긴 하겠지만 아이들이 바라보는 세상의 멋진 모습이 무엇인지 알 수 있는 순위다.

어렸을 때만 해도 거대한 가정용 천체 망원경은 가격도 비싸고 부피가 어마어마해서 생일 선물로 사달라고 조르기도 어려운 존재였는데 요즘은 게임기 하나면 남자아이들의 희망목록은 차고도 남는다.

어른이 되어 망원경을 살 경제적 여유는 생겼지만 볼 장소가 없어졌다.

대도시에서는 별 보기 어렵지만 조금만 지방으로 내려가도 하늘을 올려다보면 수많은 별들이 장관을 이룬다. 몇 년 전 가족들과 제천 산기슭에서 바라보던 별들로 환하게 채워진 밤하늘은 지금도 잊을 수 없다. 평상시 사회생활 하며 하늘 한번 쳐다보며 사는 게 이렇게도 어려운 일인가 쓴웃음을 짓게 된다.

현대물리학으로 넘어오면서 인간은 거대한 우주와 미시의 세계를 넘나들며 지구라는 표면 위에서 인간이 느낄 수 있는 물리의 한계를 넘어서고 있다.

여기서 중요한 점은 학교에서 배운 뉴턴의 만유인력이 모든 세상에 적용되는 법칙이 아니라는 것을 깨닫게 되는 사실이다.

다층구조로 우리 세상은 엮여져 있고, 각 층마다 다른 물리법칙이 적용될 수도 있다는 이야기다.

양자역학에서 우리는 실험대상의 위치와 속도를 동시에 측정할 수 없다.

만유인력과 중력의 세계에서는 당연히 측정가능한 속성이 다른 층의 세계에서는 통하지 않는 것이다.

슈뢰딩거의 고양이처럼 삶과 죽음이 중첩된 일반논리로는 이해할 수 없는 현상도 발생한다.

관찰하는 즉시 피관찰물이 파괴되는 - 결코 관찰될 수 없는 세계는 처음 접했을 때 혼란을 가중시키기만 했다.

그나마 아인슈타인의 상대성이론-특수상대성이론은 아주 오래전 일본책을 번역한 "4차원의 세계"라는 책을 통해 기본적인 개념을 익힐 수 있어 그나마 머리속에 정립이 되었지만, 우주의 빅뱅과 팽창, 그리고 눈에 보이지 않는 성간 물질과 암흑물질은 영화 장면에 나오던 진공의 공간이 실제로는 존재하지 않는다는 책의 내용처럼 머릿속을 뒤죽박죽 만들기도 한다.

현대물리학의 궁금증을 다른 과학책보다는 조금은 더 평이한 단어로 설명해주는 이 책은 그림 삽화가 인상적이다. 앞서 이야기했던 "4차원의 세계"라는 책에서 등장하는 삽화와도 유사한 느낌이다.

그도 그럴 것이 이 책은 1963년도 출판된 책의 복간판이다.

그러다 보니 그 시대에 일본의 학생들에게 조금 더 알기 쉽고 접근하기 편하게 만든 유형이 닮아 있었다.

60년이 다 되가는 물리학 책이 눈부신 과학기술이 빛나는 21세기에 적합할까 라는 의문이 들지는 모르겠지만, 다행히도 일반적인 독자들이 현대물리학을 이해하기 까지는 이 시대까지 봐도 큰 무리는 없다.

이 책은 현대물리학에 대한 입문서 개념이기 때문이다.

조금 더 깊은 이해가 필요하다면 이 책으로 기본을 쌓은 뒤 미치오 카쿠 교수의 "평행우주"를 읽어볼 것을 추천한다. 조금 더 깊은 내용과 그 이후의 과학이론들이 등장한다.

이 책 역시 출판한지 20여년이 되었지만, 그 이후의 이론들은 아직 가설 단계이거나 정립이 덜 된 부분인만큼 일반인들의 교양수준으로는 여기까지 면 충분하다고 생각한다.

빅뱅의 순간.

태초에 빛이 생겨나고 별이 생겨나는 순간의 모습을 매우 쉽고 과학적으로 풀어놓은 문단이 인상적이다.

어떻게 보면 다른 물리학 이론들에 비해 많은 사람들이 이해할 수 있는 형식으로 작가들이 각색을 해 놓았고 한두번이라도 미리 접해본 적이 있기 때문에 이 과정은 누구나 이해할 수 있는 편이라고 생각한다.

아무튼 바른 도서들에 비해 조금 더 쉽게 설명이 되고 불균형 하게 흩어진 수소원자들이 점차 만유인력을 갔게 되며 세력을 형성하고 핵융합이라는 과정을 통해 밝게 빛나는 존재가 되는지 복습할 수 있는 기회를 갖는다.

진공에 대한 부분은 다른 책들에서 조금 덜 다루어진 주제이므로, 양이 많지 않고 이해도 쉽기 때문에 즐거운 마무리를 할 수 있다.

우주상에 진짜 진공은 사실상 없다고 봐도 좋으며 우리 주변의 모든 물질의 존재 자체가 진공상태이기도 하다는 이중성은 기회가 될 때 조금 더 깊숙이 들여다볼 대목이다.

영화 "인터스텔라"에서 보여주었던 경이로운 블랙홀의 가상의 이미지가 실제 촬영한 블랙홀과 거의 흡사한 모양이라 놀랐던 기억이 난다.

단순히 우주의 별과 광년, 별의 일생, 태양의 탄생과 죽음 같은 주제에서 확장하여 빅뱅과 공간의 왜곡, 진공이나 양자역학의 세계에 대한 기초적인 이해가 부족하다면 입문서를 통해 흥미를 가득 채우고 더 두꺼운 과학교양서로 탐험을 할 수 있다.

누구나 이해하기 쉬운 물리학의 첫걸음으로 이 책을 권해본다.

  *출판사에서 도서를 제공받아 작성한 서평입니다.