스티븐 와인버그의 세상을 설명하는 과학

▣ 출판사서평

과학이 지나온 무수한 순간들이 과학자의 손에서 재창조되다
리처드 도킨스, 브라이언 그린 강력 추천

우리가 지금 ‘과학’이라고 부르는 학문은 언제 태어났을까? 코페르니쿠스가 하늘이 아니라 땅이 움직이고 있다고 주장한 순간일까, 아니면 뉴턴이 나무에서 떨어지는 사과를 보고 일생일대의 깨달음을 얻은 순간일까? 과학이 발전하면서 인류는 어떤 새로운 사실들을 알게 되었을까? 과학이 언제부터 물리학, 천문학, 화학 등 다양한 분야로 나뉘었을까?
과학의 역사를 다루는 책이라면 마땅히 이런 내용들을 담고 있을 것이다. 그러나 노벨물리학상 수상자이자 세계적인 이론물리학자인 스티븐 와인버그는 조금 다른 고민을 했다. “아무리 과학의 역사라도, 역사적 사실의 나열 외에 무언가 다른 것을 보여줄 수도 있지 않을까?” 그는 자신의 고민을 해결하기 위해 자진해서 강의를 신청했다. 과학, 역사, 수학에 대해 어떠한 배경지식도 없는 학생들을 대상으로 과학의 역사를 가르친 것이다. 장장 10년에 걸친 강의를 마친 뒤, 그는 강의 노트에 담겼던 내용들을 모으고 자신의 의견을 더해 《스티븐 와인버그의 세상을 설명하는 과학》(원제: To Explain the World)을 썼다. 이 책은 출간과 동시에 화제작이자 문제작으로 떠올랐다.

“이것은 정통 역사가 아니다!”
그 어디에도 없던, 도발적이고 대담한 과학의 역사

이 책이 논란이 된 것은 기존의 과학사 책에서는 결코 볼 수 없었던 관점 때문이다. 저자는 책의 첫머리에서 “현대의 역사학자들이 가장 위험하게 여기고 피하는 방법을 사용할 것”이라고 말하고는, 과거 자연철학자들의 이론이나 연구 방식을 현재의 기준으로 판단하겠다고 선언한다. 실제로 위대한 학자들을 서슴없이 비판하고, 왜 그들의 이론이 틀렸는지를 조목조목 짚어내는 모습까지 보인다. 책에 수록된 ‘전문 해설’을 통해, 현대의 과학 지식을 기반으로 과거의 이론을 다시 증명하기도 한다. 저자의 말에 따르면, 아리스토텔레스의 이론에는 다소 부주의하고 바보 같은 구석이 있었다. 피타고라스학파는 컬트에 가까웠고, 데카르트는 과대평가되었으며 플라톤의 업적도 과장되었다.
우리는 저자의 통렬한 비판에 놀라지 않을 수 없다. 그러나 저자가 선대 학자들의 업적을 폄훼하려는 목적으로 이런 관점을 취한 것은 아니다. 과학사적 맥락에서 과거 자연철학자들이 어떤 역할을 했는지, 그리고 현대 과학자의 시각으로 보더라도 그들이 했던 연구가 얼마나 어려운 것이었는지를 정확히 전달하기 위해서였다. 또한 과거의 과학 개념이 현재의 그것과 어떻게 다른지 비교함으로써, 현대 과학이 얼마나 힘들게 완성된 것인지를 분명하게 알리고 있다.
후대의 학자는 시간이 흐르면서 자연스럽게 얻은 지식과 정보 덕분에 선대의 학자보다 유리한 위치에 설 수밖에 없다. 하지만 저자는 자신의 유리한 위치를 남용하는 것이 아니라, 오히려 현대의 이론과 지식을 십분 활용하여 또 다른 차원의 과학사를 보여준다. 단순히 역사적으로 의미가 있는 이론이나 업적을 나열하는 데서 그치지 않고, 과거 학자들과의 대화를 시도한 것이다. 저자의 손에서 과학의 역사는 단순한 과거의 기록이 아니라 현재를 향해 뻗어오는 거대한 이야기로 다시 태어난다.

인류는 세상을 완벽히 설명하는 ‘최종 이론’을 찾을 수 있는가

물론 이 책은 과학사 개론서로 결코 부족함이 없을 정도로 역사적 사실에도 충실하다. 저자는 기원전 6세기의 고대 그리스에서 세상을 구성하는 근본 재료를 고민하기 시작한 순간을 과학의 기원으로 제시한다. 탈레스는 이 근본 재료가 물이라고 했고, 크세노파네스는 흙, 헤라클레이토스는 불이라고 했다. 의견이 다르기는 하지만 그들은 하나의 공통점을 가진다. 단순히 자연에서 관찰할 수 있는 사실보다는 더 많은 것을 알고 싶어 했다는 점이다. 그들은 세상에서 벌어지는 일들을 제대로 ‘설명’하기를 원했고, 이 갈망이 곧 과학의 기초가 되었다.
하지만 초기의 과학은 너무나도 불완전했다. 고대나 중세에는 과학을 철학과 분리된 어떤 것으로 보는 개념이 없었다. 오히려 자연 세계에 대해서 생각하는 학문은 철학이었다. 당시의 과학은 종교와도 지금처럼 거리가 멀지 않았다. 일례로, 플라톤은 자연 현상이 신성의 예시이기 때문에 연구하는 것이지, 현상 자체에 어떤 가치가 있기 때문은 아니라고 말했다. 땅은 인간의 영역이지만 하늘은 신의 영역이므로 인간은 결코 천체의 움직임을 이해하지 못할 것이라고 생각한 학자도 있었다. 저자는 다양한 사례를 통해, 과학이 지금처럼 현대적 형태를 갖추고 ‘합리적 지성’을 상징하는 학문으로 불리기 전의 모습까지 세밀하게 추적한다.
저자는 결국 달의 모양이 변하거나 사과가 나무에서 떨어지는 것과 같이, 도무지 원인을 알 수 없는 자연 현상들을 설명하기 위해 과학이 태어나고 발전해온 것이라고 말한다. 수천 년 동안 수많은 학자들이 세상에서 벌어지는 일들을 관찰하고 이론을 세웠다. 그리고 이런 노력 덕분에 현대 과학은 세상을 그럴듯하게 설명할 수 있게 되었지만, 아직 완벽하지는 않다. 수천 년 전 세상을 설명하고자 했던 사람들이 가졌던 의문이 오늘날에도 유효하다는 뜻이다. 모든 현상에 일련의 법칙이 있다는 믿음, 그리고 이 법칙을 찾기 위한 노력은 지금도 지속되고 있다. 연구 방식과 과학적 도구들이 좀 더 현대적으로 발전되었을 뿐이다. 우리는 여전히 세상의 모든 현상을 설명할 수 있는 ‘최종 이론’을 찾고 있다.

이 책에서는 저자가 자신의 폭넓은 지식과 압도적인 통찰력을 또다시 증명하는 모습을 볼 수 있다. 또한 우리가 지금 당연하게 여기는 ‘과학적 사고방식’, 즉 논리와 객관성을 중시하고 환원주의나 목적론을 경계하는 과학자의 자세가 오랜 세월 수많은 학자들의 노력이 쌓여 이루어진 유산이라는 점을 되새기게 한다. 《스티븐 와인버그의 세상을 설명하는 과학》은 앞으로 우리가 세상을 바라보고 또 이해하는 방식을 완전히 바꾸어놓을 것이다.

▣ 작가 소개

저 : 스티븐 와인버그
미국의 핵물리학자. 1933년 뉴욕에서 프레더릭 와인버그와 에바 와인버그 사이에서 태어났다. 어릴 때부터 아버지의 영향을 받아 이론 물리학에 관심을 가지게 되었다. 브롱크스 과학 고등학교를 거쳐 1954년 코넬 대학교를 졸업하였으며, 코펜하겐의 닐스 보어 연구소에서 연구를 하기도 했다. 1957년에는 프린스턴 대학에서 「재규격화 이론을 이용하여 약한 상호작용에서 일어나는 강한 상호작용의 효과」를 연구하여 박사학위를 받았다. 1957년부터 1959년에는 컬럼비아 대학교에서, 1959년부터 1960년까지는 로렌스 방사능연구소에서 연구를 했으며, 이후 1960년까지는 캘리포니아 대학교 버클리 캠퍼스에서 조교수 및 연구원을 거치며 입자 물리학의 첨단 주제들을 연구했다. 또한 1966년에는 하버드 대학교 강사로, 1967년에는 MIT(매사추세츠 공과대학) 물리학과 객원교수로 일하기도 했으며, 1973년에는 하버드 대학교 물리학과 히긴스(Higgins) 교수로 임용되어 1982년까지 재직했다. 이후 1983년부터 현재까지 오스틴에 있는 텍사스 대학 물리학 교수로 재직 중이다.

스티븐 와인버그는 장(場)의 양자론에서 우주론에 이르기까지 다방면으로 연구했으며, 특히 그의 최대 업적은 자연의 근본적인 힘들 중 전자기력과 약력을 통합하는 이론을 제안한 것이라 할 수 있다. 그는 약작용과 전자기적 상호작용에 대한 통일적 모형과 소립자의 통일모형을 제출했고, 양자색역학(量子色力學)을 전개했다. 1979년에는 전자기와 약작용에 대한 기존의 알려진 사실들을 설명하고 기본입자들을 서로 충돌시키는 새로운 실험들의 결과를 예측 가능하게 하는 이론을 정식화한 공로로 셸던 글래쇼(Sheldon L. Glashaw), 압두스 살람(Abdus Salam)과 함께 노벨물리학상을 수상했다. 이외에도 1972년에 오펜하이머상을, 1977년에 대니하이네만 수리물리학상을 수상하기도 했다. 그의 이론은 입자 물리학 분야에서 가장 많이 인용된 논문으로 기록되고 있으며, 그의 이론은 소립자 이론의 ‘표준 모형’으로 불리고 있을 정도로 현대 물리학에 많은 영향을 끼치고 있다.

저서로는 20세기 최고의 과학 저술로 꼽히는 『최초의 3분(The First Three Minutes)』, 『중력과 우주론(Gravitation and Cosmology)』, 『아원자 입자의 발견(The Discovery of Subatomic Particles)』, 모든 이론 물리학자들이 읽는 교과서라고 할 수 있는 『장의 양자 이론(Quantum Theory of Fields)』, 사회 과학자와 과학자의 논쟁을 다룬 『과학전쟁에서 평화를 찾아(Facing Up)』, 『영광과 테러(Glory and Terror)』 등이 있다.

역 : 이강환
서울대학교 천문학과를 졸업하고 같은 대학원에서 천문학 박사학위를 받은 뒤, 영국 켄트 대학에서 로열 소사이어티 펠로우로 연구를 수행했다. 현재 국립과천과학관에 재직하면서 천문 분야와 관련된 시설 운영과 프로그램 개발을 담당하고 있다. 옮긴 책으로 ‘신기한 스쿨버스’ 시리즈와 『세상은 어떻게 시작되었는가』, 『우리는 모두 외계인이다』(공역), 『우리 안의 우주』 등이 있다. 저서 《우주의 끝을 찾아서》로 제55회 한국출판문화상을 수상했다.

▣ 주요 목차

서문

1부 그리스의 물리학
1장 물질과 시
2장 음악과 수학
3장 운동과 철학
4장 헬레니즘 시대의 물리학과 기술
5장 고대의 과학과 종교

2부 그리스의 천문학
6장 천문학의 이용
7장 태양, 달, 지구 측정하기
8장 행성들의 문제

3부 중세 시대
9장 아랍인들
10장 중세의 유럽

4부 과학 혁명
11장 태양계를 풀다
12장 실험의 시작
13장 다시 고려되는 방법
14장 뉴턴의 통합
15장 거대한 단순화

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참고문헌
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