원자와 우주 사이

▣ 출판사서평

이름 없이 홀대받아온, ‘미시’와 ‘거시’ 사이의 중간세계
역사에 가려 있던 중간세계 연구자들의 삶과 연구 이야기!

‘나노’라는 이름으로 재평가되어야 할 그들의 이야기를 만나보자.

나노화학, 나노재료, 나노물리 등, 최근에 나노과학에 대해 자주 듣게 되면서 나노과학을 10여 년 전에 갑자기 생겨난 첨단 과학으로 생각하기 쉽다. 하지만 이 책은 벌써 200여 년 전에 브라운 운동을 관찰한 것에서 나노과학의 뿌리를 찾고 있다. 물리학자인 마크 호 박사는 그 누구도 하지 못한 ‘나노’의 고향, 즉 ‘중간세계’에 대한 이야기를 시작했다. 중간세계란 원자보다는 크고 모래 알갱이 같은 눈에 보이는 것보다는 작은 세계, 오늘날 우리가 흔히 말하는 ‘나노세계’를 가리킨다. 10여 년간 브라운 운동을 연구한 호 박사는 브라운 운동이 중간세계의 운동이라고 말한다. 그는 ‘나노’라는 말이 있기 전, 소속도 없이 뉴턴의 우주 법칙과 쿼크와 원자의 미시세계의 발에 차이던 연구들에서 ‘중간세계’ 영역의 연구라는 공통분모를 이끌어내고, 중간세계에서 일어나는 일이 어떻게 물리학, 화학, 열역학, 생명 과정을 발전시켰는지 과학자들의 연구 과정을 추적한다. 책은 과학과 지식의 발전이 흥미롭게 펼쳐지는 과정을 생생히 전달한다.

200여 년 전, 로버트 브라운이 나노세계를 목격한 이야기가 펼쳐진다!

책은 1827년 영국의 식물학자 로버트 브라운의 ‘브라운 운동’ 관찰 이야기로 시작된다. 브라운의 일대기를 통해 저자는 브라운이 나노세계를 목격했던 당시 시대상황과 목격의 순간을 생생하게 소개하며, 현대 과학의 전반에 걸쳐 커다란 영향을 준 나노과학이 전혀 상관없어 보이는 꽃가루의 현미경 관찰로부터 시작했음을 보여준다. 끊임없이 무작위로 움직이는 브라운 운동이 중간세계에서 이루어지는 물체들의 움직임의 핵심이다. 이 마구잡이 운동은 브라운 이후에 많은 물리학자와 화학자 들을 중간세계로 불러들이고, 그들의 연구는 현대의 나노과학에 이르게 된다.

변방에서 외롭게 중간세계를 연구해온 사람들의 삶이 파노라마로 그려지다

과학 연구는 원자와 쿼크의 미시세계와 돌멩이, 행성, 은하 등의 거시세계를 오가며 이루어졌다. 중세의 혼란 끝에서 갈릴레이는 세상이 움직이는 규칙을 찾아냈고, 뉴턴은 이 규칙을 우주 영역으로 확대시켰으며, 이것은 어느 순간 쿼크, 초끈, 양자 등의 아주 작은 세계로 건너 뛰어넘어갔다. 미시세계와 거시세계 사이에 있는 공간에 대해 많은 사람들은 간과하고 있었다. 미시세계와 거시세계를 부드럽게 연결시켜줄 ‘사이의 세계’에 대해 관심을 가지지 않았다.

이렇게 편중된 관심 속에서도 브라운, 클라우지우스, 맥스웰, 볼츠만, 과이, 아인슈타인, 서덜랜드, 스몰루코프스키, 페랭, 프라운엔펠더 등의 과학자들은 중간세계를 목격하고 연구했다. 그들 대다수는 자신이 연구하고 있는 세계가 어떤 세계인지 모른 채 학계의 외면 속에서 외롭고 쓸쓸하게 연구를 계속해나갔다. 그리고 그들을 통해 중간세계의 특징들은 서서히 구체화되기 시작했다.

저자는 과학사의 보편적인 흐름 속에서 중간세계 연구자들이 수행한 연구와 고민 그리고 그들의 간략한 일대기를 흥미롭게 그리고 있다. 이들 중에는 잘 알려진 맥스웰, 볼츠만, 아인슈타인 등도 있고, 잘 알려지지 않은 서덜랜드, 과이, 페랭 등의 인물도 있다. 저자는 이들 각 개인들의 업적을 통해 중간세계 연구가 어떻게 발전되어갔는지를 보여준다.

과학연구와 역사, 경제, 예술, 철학 이야기를 통찰력으로 풀어낸 재치 넘치는 전개

지금의 나노기술이 여러 영역에 걸쳐 다양하게 활용되고 있듯이, 과거 중간세계에 대한 호기심 역시 물리학, 생물학, 식물학, 화학 등 다양한 영역에서 나타났다. 그리고 사회 각 분야, 그러니까 주류 세계의 과학과 산업, 경제, 예술, 철학 등에서는 중간세계 연구에 영향을 줄 만한 외부적인 분위기들도 당연히 있었다. 저자는 각각 분리되어 있던 연구 활동과 시대 분위기 등을 대단한 통찰력으로 간파하여 중간세계의 연구 역사를 정리하였다. 열역학, 기체의 운동, DNA에서의 마구잡이 운동, 플라스틱 및 비누 제조, 생명에서의 브라운 운동, 통계학의 ‘마구 걷기’ 개념 등 이 모든 것이 한 주제로 이야기되고 있다.

이력에서 볼 수 있듯이 저자는 물리학과 화학에 관한 연재기사를 써왔으며, 수많은 단편소설과 장편소설을 집필했다. 그는 이 책에서도 중간세계라는 난이도 있는 이야기를 일상의 현상에 빗대고 시대적 배경들과 함께 엮어내어, 세부 이론 설명을 하면서도 과학자의 전기를 읽는 듯한, 과학의 역사를 읽는 듯한 맥을 짚는 설명으로, 일반 독자들을 중간세계로 초대한다.

▣ 작가 소개

저자 : 마크 호 Mark Haw
영국 노팅엄 대학의 재료과학자. 에든버러 대학과 프랑스의 에콜 드 민에서 10여 년간 브라운 운동을 연구했다. 「네이처」와 「피직스월드」에 물리학과 화학에 관한 연재기사들을 써왔으며, 수많은 단편소설과 3권의 장편소설을 집필했다.

역자 : 고문주
조선대학교 화학과 교수. 서울대학교 화학교육학과를 졸업하고, 동 대학원 화학과에서 이학박사학위를 취득했다. 벨기에 겐트 대학교 생화학과 연구원과 미국 애리조나 대학교 생화학 물리학과 방문교수를 지냈다. 『생명의 기원』, 『날마다 일어나는 화학 스캔들 104』 등 다수의 책을 번역했다.

▣ 주요 목차

옮긴이 머리말
감사의 말

1장 결코 가만히 있지 않는 작은 것
2장 중간세계의 우연한 발견
3장 쾌락의 동산, 결정론의 과수원
4장 산업혁명에서 라이스 푸딩까지
5장 거인의 통계학
6장 상상과 철학, 시간과 실체
7장 브라운 세계의 이론
8장 고무공에서 원자까지
9장 물질에서 생명으로
10장 중간세계 사슬
11장 생명의 엔젠
12장 중간세계의 주인
13장 항상 움직이는 물질과 생명

참고문헌
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