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MD 한마디: 19세기 말 크게 확산된 철도와 통신, 거대해진 제국의 야망은 시간과 지도 통일의 필요성을 키웠다. 이 책은 그런 시대의 요구부터 아인슈타인과 푸앵카레가 상대성이론과 시간 동기화를 밝혀내기까지, 과학적 원리와 철학적 탐구를 넘나드는 경이로운 여정을 따라간다.

출판사 리뷰

19세기 말 철도와 전신의 팽창, 무선 통신의 확산, 제국의 야망에서부터 20세기 초 물리학의 혁신을 가져온 상대성이론까지 시계와 지도의 통일 과정을 한 권으로 집약하다 추천사에서 홍성욱 교수는 “더없이 추상적인 시간이라는 개념이 19세기 후반 이후의 철도와 전신의 팽창, 무선 통신의 확산, 제국주의의 관료제라는 물질문명의 요소들과 촘촘히 얽혀 있으며, 이 그물망 속에서 아인슈타인의 상대성이론과 푸앵카레의 시간의 동기화 개념이 등장했음을 흥미롭고 설득력 있게 보여준다”라고 설명한다. 시계의 동기화는 사람들 사이의 편의를 위한 규약에 불과하다고 주장한 푸앵카레와 뉴턴의 절대시간을 거부하고 상대시간을 주장한 아인슈타인이, 20세기 초 전 세계적으로 대두되었던 시간 동기화와 경도 결정의 문제에서 만난 것이다. 물리학-철학-기술의 교류지역에 있던 상대성이론은 근대 지식의 상징으로서 각 분야에서 발전해간다. 전자의 진행 경로가 휘어지는 실험, 아서 에딩턴의 일식 관측 실험 등으로 아인슈타인의 이론이 입증된 후, 상대성이론은 물리학 지식의 커다란 전환점이 된다. 또한 상대성이론의 시간 좌표화는 시간과 지도의 통일 이외에도 새로운 과학철학의 시대의 하나의 모델이 된다. 빈 학파는 동기화된 시계의 동시성을 논증 가능한 과학적 개념으로 받아들였고, 유럽과 미국의 물리학자와 근대 철학자들은 신호 교환의 동시성을 적절한 근거가 있는 지식의 사례로 적극적으로 받아들였다. 20세기 가장 영향력 있는 미국의 철학자 콰인은 “훗날 과학을 수정해야만 할 때가 오더라도 끝까지 보존하기 위해 노력해야 할 개념”으로 아인슈타인의 시간 개념을 꼽았다. 또한 상대성이론은 일종의 기술로서 전통적인 측량 도구를 대체하며 GPS나 인공위성과 같은 최첨단 기술로 발달한다. 그 밖에도 19세기 후반 대부분의 물리학자들이 믿어왔던 에테르가 상대성이론의 발견으로 폐기되는 과정, 육상과 해저에 전 세계적으로 전신케이블을 설치하는 과학자들의 노력, 경도를 탐색하는 과정에서의 지도제작자들의 어려움, 전신 신호를 이용한 시계 동기화와 세계지도 제작 과정, 미터법 규약이 국제화되는 과정, 천문대 시간과 철도 시간 사이의 반발, 시간의 규제로 프랑스가 제3공화국의 혁명을 제도화하는 과정 등 19세기 말에서 20세기 초 제국주의 시대의 풍경을 다채롭게 소개한다. 또한 독자들에게 당시의 모습을 보여주기 위해 십진법을 이용한 프랑스혁명 시계, 간섭계, 이동식 천문대, 공기압시계 제어실, 아인슈타인이 보았을 스위스 무리의 시계탑, 시간의 전자기 좌표화에 관한 특허 등 다양한 삽화를 실었다. 저자 피터 갤리슨은 그가 과학사학자인 만큼 상대성이론을 사회적, 역사적 관점에서 접근했기 때문에, 독자들에게 어려운 수학과 물리학 지식을 요구하지 않는다. 또한 20세기 초 천재 과학자였던 아인슈타인과 푸앵카레와 관련된 재미있는 일화들을 흥미롭게 들려준다. 아인슈타인의 스위스 특허국, 푸앵카레의 프랑스 경도국은 최적의 환경이었다! 아인슈타인과 푸앵카레가 상대성이론과 시간 동기화를 밝혀내기까지 이들을 둘러싼 삶을 세세하게 추적하다 《북리스트》에서 “아인슈타인과 푸앵카레의 업적을 이보다 더 쉽고 매혹적으로 설명해주는 책은 없다”라고 소개했듯, 저자 피터 갤리슨은 20세기 초 아인슈타인과 푸앵카레가 속했던 사회는 물론 이들의 세세한 일상생활까지 꼼꼼하게 살펴본다. 우연히 북유럽 기차역에 서서 승강장에 걸려 있던 시계들을 바라보던 피터 갤리슨은 시계들이 분 단위, 초 단위까지 일치하는 것을 목격한다. 이때 갤리슨은 원거리 동시성의 의미를 파악하기 위해 애썼을 1905년의 아인슈타인도 당시 기차역의 승강장에서 좌표화된 시계를 바라보았을 것이라는 생각을 하게 되고, 이를 계기로 이 책을 집필하게 되었다고 한다. 1800년대 중반부터 유럽 국가들을 중심으로 시계 좌표화가 퍼져나가기 시작했다. 스위스에서의 기술 하부구조 발달은 꽤 늦은 1890년에 시작되었는데, 스위스의 철도, 전신, 시계 네트워크, 시간 동기화의 중심에는 베른이 있었고 이후 철도가 놓인 지역을 따라 제네바, 바젤, 뇌샤텔, 취리히로 빠르게 퍼져나갔다. 아인슈타인은 이처럼 시계 좌표화 기술에 둘러싸여 있었을 뿐 아니라 그 기술의 발명, 생산, 특허의 중심인 베른 특허국에서 일하고 있었다. 시계 동기화의 한복판에 있었던 또 다른 과학자로 프랑스의 푸앵카레가 있었다. 1893년부터 푸앵카레가 주요 일원으로 활동했던 프랑스 경도국은 경도의 결정과 시간 좌표화에 앞장서고 있었다. 경도국을 책임지고 있던 푸앵카레는 수천 킬로미터의 해저케이블을 통해 시간 신호를 보내어 정교한 세계지도를 창조하는 전 세계적인 프로젝트의 중심에서 세계를 바라보았다. 아인슈타인에 대한 대중의 이미지는 철학자-과학자이지만, 사실 아인슈타인은 현 적 문제 해결력을 가진 특허심사관-과학자였다. 푸앵카레 또한 상아탑에 갇힌 사색가라기보다는 유명한 드레퓌스 편지 사건의 수학적 해결에 참여하고 당시 항해와 국제관계의 뜨거운 쟁점이었던 경도 결정 문제를 주도적으로 해결하려 한 인물이었다. 이들이 빛을 이용한 시간 동기화와 상대성이론을 밝혀낼 때, 푸앵카레가 속해 있던 프랑스 경도국이나 아인슈타인이 일했던 스위스 특허국은 이를 밝혀내기 위한 최적의 환경이었던 것이다. 또한 저자는 아인슈타인과 푸앵카레가 각자 상대성이론의 개념을 밝혀내기까지 이들이 속했던 학교나 직장이 어떠했고, 누구와 교류했고, 또 어떠한 생각을 하고 있었고, 무엇을 밝히려고 노력하고 있었는지 등을 편지, 연설문, 강의자료, 회의 기록물, 특허신청서 등 각종 자료를 통해 세밀하게 추적한다. 아인슈타인이 공부했던 스위스 연방공과대학은 이론과 실천의 즉각적인 연결과 직접적인 실험 과정을 중시했다. 사고실험과 이론물리학자로 알려진 아인슈타인은 실제로 장치를 만지기 좋아하는 만물수리공이었으며, 고감도 전위계에 관한 특허를 받으려고도 했다. 특허국에 다니는 시간 이외에는 올림피아 아카데미라는 소모임을 통해 과학적, 철학적 사고를 길렀다. 한편 푸앵카레는 프랑스 최고의 교육기관인 에콜폴리테크니크에서 순수과학과 응용기술을 모두 중시하는 교육을 받았으며, 이후 광산엔지니어로 일하면서 공학적인 사고를 길렀다. 그 밖에도 에밀 부트루, 오귀스트 칼리농 등 철학자들과의 교류를 통해 과학철학적 사고를 넓히고, 천체역학의 거대한 도전과제인 삼체문제 해결에도 이바지한다. 또 다른 추천사에서 임경순 교수가 “그의 놀라운 통찰력 덕분에 난해한 중력방정식을 칠판에 적고 있는 이론물리학자 아인슈타인은 벤처 사업가의 아들이자 베른의 특허국 직원으로 본래의 모습을 되찾았고, 천재 수학자 푸앵카레는 에콜폴리테크니크의 엔지니어 전통을 계승한 파리의 경도국장으로 우리 앞에 자신의 정체를 드러냈다”라고 설명한다. 시간과 지도가 통일되는 과정에 결정적인 역할을 했던 아인슈타인과 푸앵카레가 상대성이론을 발견할 무렵 이들을 둘러싼 20세기 초의 여러 상황들과 과학적 사건들과 일상적인 일화들을 쉽게 지나칠 수 없는 것은, 아인슈타인과 푸앵카레를 둘러싼 상황들이 상대성이론을 밝혀내는 데 결정적인 영향을 주었기 때문이다. 시간에 대한 인류의 믿음을 근본적으로 뒤흔든 아인슈타인의 논문 1905년 특수상대성이론을 밝혀내기 전, 아인슈타인은 푸앵카레의 논문을 읽었을까? 협력자이자 경쟁자였던 아인슈타인과 푸앵카레의 관계를 파헤치다 과학사학자들은 아인슈타인의 논문 다섯 편이 나온 1905년을 ‘기적의 해’라고 부른다. 그중 아인슈타인이 특수상대성이론에 관해 썼던 「움직이는 물체의 전기동역학에 관하여」라는 논문은, 인류의 절대시간이라는 믿음을 근본적으로 뒤흔드는 혁명적인 주장을 담고 있어 20세기를 통틀어 가장 널리 알려진 물리학 논문이 되었다. 그런데 아인슈타인은 1905년 논문을 쓰기 전에, 푸앵카레가 1898년에 썼던 논문이나 그 후속작인 1900년 논문을 읽었을까? 1905년에 아인슈타인이 상대성에 관한 논문에서 동시성을 재정의하기 7년여 전, 앙리 푸앵카레 역시 비슷한 아이디어를 발전시키고 있었다. 푸앵카레는 1898년 「시간의 척도」라는 논문에서 ‘동시성’이 사람들 사이의 동의로 형성된 단순한 규약일 뿐이며, 진실이기 때문이 아니라 인간에게 가장 편리하다는 이유에서 약속으로 채택된 것이라고 주장했다. 따라서 동시성은 빛과 같은 신호의 교환을 통해 시계를 맞추는 것으로 정의되어야 한다는 것이다. 아인슈타인이 푸앵카레의 논문을 읽었을 가능성은 높다. 피터 갤리슨은 아인슈타인이 올림피아 아카데미 회원들과 독일어로 번역된 푸앵카레 논문의 발췌본을 읽었을 가능성까지 추적한다. 또한 그는 1905년 아인슈타인의 논문이 일반적인 물리학 논문과 다른 형식을 취한 점에 주목한다. 일반적으로 물리학 논문에는 다른 학자들의 연구에 대한 논의와 논문 각주를 포함하고 있지만, 아인슈타인의 1905년 논문에는 각주를 찾아볼 수 없었다. 이에 아인슈타인의 논문이 특허 세계의 형식을 따른 것이라고 설명한다. 특허에서는 절대적인 독창성을 증명하기 위해 이전의 작업에 대한 각주를 달지 않는 것이 관행이다. 아인슈타인의 논문에는 특허국의 심사관으로서의 아인슈타인의 습관이 고스란히 담겨 있던 것이다. 하지만 훗날 아인슈타인이 물리학자들과의 모임에 참여하는 일이 많아지면서 논문에 참고문헌과 각주를 실을 때에도, 끝내 푸앵카레의 이름을 싣지 않는다. 아인슈타인은 철처한 침묵으로 일관하며 푸앵카레를 피했던 것이다. 아인슈타인과 푸앵카레가 처음이자 마지막으로 만난 것은 1911년 말 브뤼셀에서 열린 솔베이 학술회의에서였다. 회의 이후 아인슈타인은 푸앵카레가 “상황을 이해하지 못한다”라며 부정적으로 판단한다. 한편 학술회의에서 “역학이 없다”라는 아인슈타인의 말에 놀라워했던 푸앵카레는 파리에 돌아온 후 “내가 알고 있는 사람들 중 가장 독창적인 정신을 가진 사람 중 하나”라며 극찬한다. 이처럼 시계 동기화가 기술-철학-물리학의 교차점에 놓여 있던 20세기 초에 빛 동기화와 상대성이론을 발견한 푸앵카레와 아인슈타인은 좌표화된 시간의 증인이고 대변인이며, 경쟁자이자 협력자였다.

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