느리게 배워야 하는 양자물리학

케네스 포드의 양자물리학 강의
케네스 W. 포드 지음, 김명남 옮김 / 바다출판사 / 2025년 4월

2.5점  ★★☆  B-

물리학자들은 괴롭다. 왜냐하면 양자물리학이 그들을 괴롭히니까. 양자물리학은 괴상한 과학이다. 양자물리학은 우리에게 ‘아주 작은 세계’를 보여준다. 아주 작은 세계에 아원자 입자들이 돌아다닌다. 아원자 입자는 원자보다 크기가 작다. 양자물리학은 아원자 입자들에 관심이 많다. 그런데 아주 작은 입자들을 측정하는 일은 상당히 까다롭다. 여전히 정체를 숨기고 있는 입자들도 있다.

과거 물리학자들은 실험과 계산만 잘하면 자연 현상의 실체를 이해할 수 있다고 믿었다. 과학자들이 발견한 법칙들은 늘 정확하고, 안정적으로 돌아가는 세상을 보여주는 근거였다. 확실성의 세계를 보여주는 물리학을 ‘고전 물리학’이라고 부른다. 그러나 양자물리학은 고전 물리학과 정반대로 세계는 불확실하며 정확하지 않다고 주장한다. 특히 아원자 입자들의 세계는 고전 물리학의 법칙으로 설명할 수 없는, 정말로 이상한 세계다. 확률은 이상야릇한 입자들의 세계에서 일어날 현상을 예측하게 해준다. 그러므로 아무리 정밀한 계산을 해도 입자를 정확히 측정할 수 없다.

양자물리학은 고전 물리학을 거스른다. 고전 물리학이 생각하는 빛은 입자 상태다. 하지만 양자물리학은 상식적으로 이해하기 힘든 주장을 펼친다. 빛은 ‘입자인 동시에 파동’이라고 말한다. 빛뿐만 아니라 모든 물질은 이중적인 성질을 가지고 있다. 드 브로이(Louis de Broglie)가 발견한 파동-입자 이중성은 양자물리학의 핵심이다. 빛이 입자임을 알 수 있는 증거(아인슈타인의 광전 효과)와 파동임을 알 수 있는 증거(빛의 회절 현상과 간접 현상)가 동시에 있다. 정확성을 선호하는 고전 물리학은 서로 맞지 않는 두 가지 증거를 받아들이지 못한다. 반면 양자물리학은 가능하다고 믿는다.

고전 물리학이 ‘깔끔하게 감긴 실타래’라면 양자물리학은 ‘헝클어진 실뭉치’다. 고전 물리학 실타래는 요령(법칙)을 알면 쉽게 풀 수 있다. 그러나 제멋대로 헝클어진 양자물리학 실뭉치는 요령이 통하지 않는다. 충분한 시간을 가지고 매듭을 천천히 풀어야 한다. 양자물리학은 ‘느리게 배워야 하는 과학’이다. 

《케네스 포드의 양자물리학 강의》(The Quantum World: Quantum Physics for Everyone)는 양자 실뭉치를 완벽히 푸는 법을 알려주지 않는다. 양자 실뭉치를 풀지 않고도 가지고 노는 법을 알려준다. 각 장(chapter)이 끝나면 독자와 학생들을 위한 복습 문제와 심화 문제가 나온다. 부록으로 문제 해답이 실려 있다. 모든 문제를 다 풀어봐야 할 의무가 없다. 관심 있는 문제 몇 개 선택해서 풀어보면서 양자물리학을 천천히 배울 수 있다.

학생들에게 물리학을 잘 가르쳐주기로 유명한 케네스 포드(Kenneth W. Ford)도 양자물리학에 두 손을 든 과학자다. 그는 양자물리학을 ‘기괴한 이론’이라고 운을 떼면서도 아원자 입자들을 설명하는 데 성공한 이론이라고 말한다. 사실 고전 물리학자와 양자물리학자들을 괴롭힌 건 아원자 입자들이다. 입자들이 계속 발견될수록 양자물리학은 무럭무럭 자랐다. 고전 물리학의 키를 넘어선 양자물리학은 ‘더 이상 쪼개지지 않는 물질의 기본 입자’라는 오래된 믿음을 무너뜨렸다. 고전 물리학의 편안한 그늘에 벗어난 젊은 과학자들은 물질의 기본 입자인 원자를 쪼개기 시작했다. 그 속에 원자보다 더 작은 입자들이 있었다.

《케네스 포드의 양자물리학 강의》 원서는 2004년에 출간되었다. 번역본은 2008년에 출간되었고, 책 이름은 ‘양자 세계 여행자를 위한 안내서’였다. 2018년에 이름과 앞모습이 바뀐 개정판이 나왔다. 올해가 양자역학이 탄생한 지 100주년이 되는 해다. 이 뜻깊은 해에 맞춰 앞모습만 바뀐 책이 다시 나왔다. 어떻게 보면 ‘개정 2판’이라 할 수 있다.

그러나 책의 겉모습만 바뀐다고 해서 개정판이 되는 것은 아니다. 저자, 번역자, 편집자는 책 속에 있는 내용 중에 잘못 알려졌거나 시간이 지나서 생명력을 잃은 상식이 있으면 고치거나 새로운 내용을 추가해야 한다. 과거의 책을 단 한 번도 교정하지 않은 채 표지만 바꾼 책은 ‘개정판’이 아니라 독자를 속이는 ‘개판’이다. 구판에 남아 있는 오탈자도 고치지 않고 내놓은 개정판도 대충 만든 ‘개판’이다.

원서는 2012년 거대 강입자 가속기(LHC)가 검출한 힉스 보손 입자가 발견되기 한참 전에 나온 책이다. 원서를 번역한 김명남 번역가는 자신이 직접 쓴 서문에 원서 출간 후에 나온 2012년의 성과를 언급했다. 하지만, 이 책을 ‘딱히 고칠 데가 없이 좋은 양자 교과서’라는 역자의 자화자찬은 동의할 수 없다.

2004년 원서에는 ‘원자 번호 114’와 ‘원자 번호 118’의 이름이 적혀 있지 않다. 당시에 두 원소의 실체가 과학적으로 검증되지 않았기 때문이다. 오랜 실험과 관측을 거친 끝에 새로운 원소로 판명되면 원소에 이름이 붙여진다.

* 224쪽

 실제로 몹시 무거운 원소들 가운데 원자 번호 114(아직 이름이 없다)의 수명이 약 30초 정도로 제일 길다. [중략] 현재까지 확인된 가장 무거운 원소는 원자 번호 118번이고, 탐색은 계속되고 있다.

* 242쪽, <도전 문제>

4. 이 책의 출간 이래, 새로운 원소가 발견되거나 명명된 것이 없는지 조사해 보자.

* 414쪽, <부록>

4번 문제 해답: (아쉽게도 2008년 현재는 없다.)

이 책의 문제 중 하나는 ‘새로운 원소’가 발견되었는지를 묻는 것인데, <부록>의 해답에는 ‘2008년 현재는 없다’라고 되어 있다. 

2012년에 원자 번호 114의 정식 명칭이 플레로븀(flerovium)으로 확정되었다. 원소 기호는 FI이다. 2016년에 공식적으로 인정받은 원자 번호 118번의 이름은 오가네손(Oganesson, 원소 기호: Og)이다.[주1]

‘The Amazing Randi’라는 별명을 가진 마술사로 활동한 회의주의자 제임스 랜디(James Randi)는 인쇄된 이야기를 접할 때는 항상 주의해야 한다고 했다.[주2] “전문가가 그렇게 말했다.”, “교과서에 그렇게 적혀 있다.” 우리는 전문가와 그들이 쓴 책을 전적으로 신뢰하면서 사실이라고 믿는다. 하지만 회의주의자는 책과 신문에 나온 이야기를 무조건 사실이라고 단정하지 않는다. 권위가 된 지식이 타당한지 의문을 제기하고, 검증해야 한다.

* 46쪽

중력은 본질적으로 약하지만 언제나 인력으로 작용하는 힘이다.

중력은 강한 핵력, 약한 핵력, 전자기력보다 제일 약하다. 하지만 중력은 질량이 있는 물체들이 서로 끌어당기면서 생기는 힘이 아니다. 중력은 질량이 있는 물체가 시공간을 휘거나 구부리면서 생기는 부산물이다.[주3]

포드는 2011년에 양자물리학과 관련된 책을 더 펴냈다. 책 이름은 <101 Quantum Questions: What You Need to Know About the World You Can’t See>. 번역본 이름은 《양자: 101가지 질문과 답변》(이덕환 옮김, 까치, 2015년)이다. 전작 《케네스 포드의 양자물리학 강의》에 다룬 양자물리학의 주요 개념들을 문답 형식으로 풀어 쓴 책이다. 

[주1] 참고문헌: 오시마 켄이치, 원형원 옮김, 곽영직 감수 《알수록 쓸모 있는 원소 118》 (Gbrain, 2020년), 171, 173쪽.

피터 워더스, 이충호 옮김 《원소의 이름: 신비한 주기율표 사전, 118개 원소에는 모두 이야기가 있다》 (윌북, 2021년), 58쪽.

[주2] 제임스 랜디, <여전히 사이비 과학과 회의주의의 길> 중에서, 한국 스켑틱 편집부 엮음, 김보은 · 김효정 · 류운 · 박유진 · 장영재 · 하인해 옮김 《나는 의심한다, 고로 존재한다: 스켑틱 10주년 베스트 에세이》 (바다출판사, 2025년), 281쪽.

[주3] 참고문헌: 야우싱퉁 · 스티브 네이디스, 박초월 옮김 《수학의 중력: 일반상대성이론부터 양자 중력까지, 우주를 지배하는 수학의 최전선》 (동녘사이언스, 2025년).

빌 브라이슨, 이덕환 옮김 《거의 모든 것의 역사》 (까치, 2020년), 149쪽. 빌 브라이슨은 중력을 설명하기 위해 미치오 가쿠(加來道雄)의 《초공간: 평행우주, 시간 왜곡, 10차원 세계로 떠나는 과학 오디세이》(박병철 옮김, 김영사, 2018년)를 재인용했다. 

<cyrus가 만든 정오표>

2018년 개정판에 있는 오탈자 1개가 개정 2판에 그대로 남아 있었고, 세상을 떠난 과학자들의 사망 연도가 적혀 있지 않다.

하인리히 로러(Heinrich Rohrer)와 존 휠러(John A. Wheeler)는 개정판이 나온 2018년 이전에 세상을 떠났는데, 개정판에는 두 학자의 사망 연도를 표기하지 않았다. 

* 76쪽

1058 → 1958

* 130쪽

스티븐 와인버그(1933년 출생)

2021년 별세

* 198쪽

하인리히 로러(1933년 출생)

2013년 별세

* 363쪽

존 휠러(1911년 출생)

2008년 별세

아편에 절인 세네카

어느 영국인 아편쟁이의 고백 ㅣ 세계문학의 숲 3
토머스 드 퀸시 지음, 김석희 옮김 / 시공사 / 2010년 8월

3.5점  ★★★☆  B+

대구 독서 모임

<읽어서 세계 문학 속으로>

6월의 세계 문학

소크라테스(Socrates)는 지혜를 사랑한(philosophy) 말쟁이다. 그는 어렸을 때부터 자신의 마음속 깊은 곳에서 나온 ‘어떤 목소리’를 듣기 시작했다.[주1] 그는 자신을 훈계하는 목소리를 들으면서 신중하게 생각했고, 행동했다. 소크라테스의 제자 플라톤(Plato)은 이 신적인 존재를 ‘다이모니온(daimonion)’이라고 불렀다. 다이모니온은 ‘철학 하는 수호신’이다.

토머스 드 퀸시(Thomas De Quincey)는 아편을 사랑한 글쟁이다. 치통과 위장병은 궁핍한 생활로 허약해진 드 퀸시를 괴롭혔다. 한동안 잠잠했던 병은 불쑥 튀어나와 드 퀸시의 몸과 마음을 들이쑤셨다. 아픔을 참지 못한 드 퀸시는 아편을 자주 마셨다. 드 퀸시가 살았던 19세기 영국 사회는 지금과는 다르게 아편에 관대했다. 아편은 약국에 가면 구할 수 있는 진통제였다. 하지만 아편은 ‘야누스(Janus)의 얼굴’을 가진 마약이다. 통증이 조용해지면 소란스러운 금단 증상이 생긴다. 드 퀸시는 불면에 시달렸고, 눈앞에 환영이 펼쳐졌다. 이렇듯 정신이 어지럽거나 알 수 없는 불안이 덮치면 아편을 찾았다. 드 퀸시는 아편에 절인 자신의 삶을 정직하게 세상에 알리는 글을 썼다. 그 글이 바로 《어느 영국인 아편쟁이의 고백》(약칭 ‘고백’)이다.

《고백》은 드 퀸시에게 명성을 가져다준 글이지만, 한편으로는 그를 괴롭힌 글이기도 하다. 드 퀸시와 알고 지낸 시인 새뮤얼 콜리지(Samuel Coleridge)도 아편 중독자였는데, 그는 아편을 미화한 《고백》을 비난했다. 예전부터 아편 남용의 문제점을 주장한 의사들도 《고백》의 비난 행렬을 멈추지 않았다. 19세기 영국 사회는 변하고 있었다. 《고백》이 발표된 이후부터 아편을 관대하게 바라보던 여론이 줄어들었고, 대중의 아편 남용이 사회를 좀먹는 문제로 주목받기 시작했다. 도덕의 가치를 중요하게 생각한 지식인들은 《고백》이 아편에 대한 경각심을 불러일으키기는커녕 오히려 아편에 대한 호기심을 더욱 부추긴다고 지적했다. 드 퀸시는 고상한 비평가들의 반응에 맞서서 변론했다. 그는 아편 중독 문제의 원인을 무조건 《고백》 탓이라고 몰아세우는 집단 심리를 비판했다.

드 퀸시는 아편이 진정한 행복이 무엇인지 알려주었다고 고백한다. 그가 생각하는 행복한 삶은 ‘고통과 불행에 초연한 삶’이다. 고통이 아예 없는 삶은 현실적으로 불가능하다. 아편은 일시적으로 고통을 가라앉히게 해준다. 아편의 약효가 사라지면 고통이 다시 생긴다. 드 퀸시는 가난한 부랑자로 살아온 시절이 무척 힘들었다고 말하지만, 그것이 자신을 불행하게 만들었다고 생각하지 않는다. 그는 매춘부 앤(Anne)과 함께했던 가난한 시절을 그리워한다. 앤은 드 퀸시에게 선심을 베풀고, 지쳐서 거리 한가운데서 죽을 뻔한 드 퀸시를 살려주었다. 드 퀸시는 아편 중독에 관해 고백하기에 앞서 앤이 어떤 인물인지 소개한다. 앤은 드 퀸시의 은인이자, 드 퀸시에게 고통과 불행을 견디는 법을 알려준 수호신이었다.

‘아편쟁이’와 ‘생계형 글쟁이’는 지금까지도 드 퀸시를 졸졸 따라다니는 명함이다. 이 명함을 치우면 ‘철학쟁이’ 드 퀸시를 만날 수 있다. 드 퀸시는 철학을 혼자 공부하면서 자신만의 철학 저서를 쓰고 싶어 했다. 드 퀸시는 《고백》에서 종종 자신을 철학자인 것처럼 언급한다. 그는 성별, 신분, 학벌 등을 가리지 않고 모든 사람과 어울리는 ‘소크라테스 풍’ 대화를 좋아한다고 했다(『예비 고백』, 47쪽). 실제로 소크라테스는 아무에게나 다가가서 먼저 질문을 던지면서 대화를 시작했다. 거리를 떠도는 부랑자의 삶, 행복을 느끼고 싶어서 아편을 마시는 일에 부끄러워하지 않는 태도, 모든 사람을 동등하게 대하는 품성. 《고백》에서 드러난 드 퀸시의 삶의 자세는 플라톤이 ‘미친 소크라테스’라고 평가한[주2] 거리의 철학자 디오게네스(Diogenes)를 떠올리게 한다.

드 퀸시는 자신이 좋아하는 계절은 봄이 아닌 겨울이라고 했다(『아편의 고통으로 들어가는 말』, 124쪽~125쪽). 역시 고통을 견딜 줄 아는 사람답다. 남들은 따사롭고 편안한 봄을 좋아하지만, 그는 폭설과 한파를 기꺼이 받아들이면서 살려고 한다. 고대 로마의 스토아 철학자 세네카(Seneca)는 고난과 불행을 차분히 견디면서 사는 삶은 결국 우리 정신을 강인하게 만들어준다고 했다.[주3] 고대 그리스 · 로마 고전을 즐겨 읽은 드 퀸시는 《고백》에 세네카를 인용하지 않았지만, 그는 세네카처럼 살았다.

니체(Nietzsche)는 “나를 죽이지 않는 것은, 나를 더욱더 강하게 만든다”라고 했다.[주4] 아편은 드 퀸시의 몸을 갉아 먹으면서 죽였다. 하지만 ‘철학을 사랑하는 정신’은 죽이지 못했다. 스토아주의자들은 철학을 마음이 아픈 사람을 치료해 주는 약이라고 생각했다. 그래서 그런가? 드 퀸시는 생각보다 오래 살았다(74세에 눈을 감았다). 드 퀸시를 강하게 만든 것은 아편과 철학이다.

[주1] 플라톤, 《소크라테스의 변명》, 31d, 79~80쪽(강철웅 옮김, 아카넷, 2020년). ‘다이모니온’에 대한 상세한 설명은 루이-앙드레 도리옹의 《소크라테스》(김유석 옮김, 소요서가, 2023년)을 참조할 것.

[주2] 디오게네스 라에르티오스, 《유명한 철학자들의 생애와 사상 1》 6권 <견유학파>, 518쪽(김주일 · 김인곤 · 김재홍 · 이정호 옮김, 나남, 2021년).

[주3] 세네카, <섭리에 관하여> 4장, 22~23쪽(김남우 · 이선주 · 임성진 옮김, 《세네카의 대화: 인생에 관하여》, 까치, 2016년).

[주4] 니체, 《우상의 황혼》, <잠언과 화살>, 14~15쪽(박찬국 옮김, 아카넷, 2015년).

극단주의는 남의 문제가 아니야, 바보야! 문제는 뇌야!

어떻게 극단적 소수가 다수를 지배하는가 - 우리의 민주주의가 한계에 도달한 이유
스티븐 레비츠키.대니얼 지블랫 지음, 박세연 옮김 / 어크로스 / 2024년 5월

4점  ★★★★  A-

대구 독서 모임

<읽어서 세계문학 속으로>

7월의 책

지금, 민주주의는 아프다. 기생 정체(政體)가 민주주의를 아프게 한다. 기생 정체는 민주제에 기생한다. 건강한 민주제는 민주주의의 기본 조건인 국민의 기본권, 인권, 다원성을 보장한다. 민주주의의 기본 조건은 민주주의 사회로 성장하는 데 꼭 필요한 영양분이다. 기생 정체는 민주적 영양분을 빨아 먹는다. 

영양분을 빼앗긴 민주주의는 시름시름 무너지면서 죽는다(Democracies Die). 민주주의를 죽이는 기생 정체의 정체(正體)는 극단주의다.

기생 정체에 흡수당한 정치는 극단주의자와 손잡는다. 극단주의자는 자신과 다른 정치적 견해를 적으로 규정한다. 기생 정체의 규모가 작다고 얕보지 마시라. 소수의 기생 정체는 다수의 의견을 뭉개 버리는 ‘소수의 폭군(Tyranny of the minority)’이다. 극단주의자는 자신을 민주주의자라고 주장한다. 하지만 그들의 정치는 민주주의가 아니다.

《어떻게 민주주의는 무너지는가》와 《어떻게 극단적 소수가 다수를 지배하는가》는 민주주의가 아플 때 내는 신음을 선명하게 들려주는 청진기와 같은 책이다. 전자의 책이 독재자를 잘못 만난 민주주의의 전조 증상들을 보여준다면, 후자의 책은 민주주의가 무너졌을 때 극단적 소수가 소수의 폭군이 되어가는 과정을 보여준다.

건강한 민주주의를 지키는 정당은 선거에 패배하면 쓰라린 결과를 받아들이고, 민중의 지지를 받을 수 있는 새로운 정치적 전략을 세운다. 하지만 극단주의자들의 정당은 선거 패배를 인정하지 않는다. 그들은 선거 결과를 뒤집기 위해 선거에 승리한 야당을 불법 선거를 시도한 반민주적 세력으로 몰아세운다.

극단주의자와 친한 민주주의자는 “표면적으로 충직한” 민주주의자다. 그들은 민주주의의 기본 조건을 지켜야 한다고 말하지만, 정치적 영양분을 제거하는 극단적 소수의 그릇된 행보를 묵인한다. 권력이 극단적 소수에 집중되어 있으면 다수 의견은 통제당한다. 소수의 폭군은 자신을 비판하는 정당과 여론, 민중을 ‘폭력’으로 응징한다. 

《어떻게 극단적 소수가 다수를 지배하는가》는 극단적 소수와 그들을 감싸는 미국 정치인들의 전형적인 특징을 알려준다. 이 책을 만난 독자는 극단주의에 빠진 ‘정치적인 그들’의 속셈을 간파하면서 비판할 수 있다. 하지만 상대를 비판하는 것은 쉽다. 시민은 비정치인이지만, 정치적 견해를 말하면서 정당을 지지하는 ‘정치적인 개인’이다. 멀찍이 서서 극단주의적 정치인을 비판하는 일에 익숙한 정치적인 개인은 스스로 비판하고 반성하는 기회를 놓친다.

《이데올로기 브레인》은 생각이 꽉 막힌 뇌가 어떻게 극단주의에 쉽게 빠지는지를 보여준다. 경직된 뇌는 극단주의에 취약하다. 뇌가 딱딱한 사람은 자기 생각이 틀렸어도 바꾸지 못한다. 민주 시민으로서 살아가는 우리는 극단주의에 쉽게 빠지지 않을 거라고 착각한다. 하지만 우리는 완벽하지 않다. 극단주의는 정치인들만의 문제가 아니다. 민주주의를 소중히 여기는 정치적인 개인에게도 극단주의적 성향이 나타날 수 있다. 자신의 의견을 고집하고 다른 의견을 배척하는 정치적인 개인은 “표면적으로 충직한” 민주 시민이다.

민주주의가 무너져서 극단주의자가 태어나는 것이 아니다. 가지각색 생각을 쭉쭉 펼치지 못하는 사람이 극단주의에 잡아먹히면 극단주의자로 만들어진다.

<cyrus가 만든 주석>

* 86쪽

 정부는 정적을 겨냥해서 선택적으로 법을 집행할 수 있다. 여기서 정부는 합법적으로 움직이지만 오로지 정적을 겨냥한 것이라는 점에서 부당한 방식이다. 다시 말해 법을 무기로 삼는 것이다. 페루의 독재자 오스카르 베나비데스(Óscar Benavides, 1933~1939)[주]는 이런 말을 남겼다. “친구에게는 모든 것을, 적에게는 법을.”

[주] 베나비데스는 군인 출신 정치인으로, 두 차례(제38대, 제42대) 대통령을 지냈다. 제38대 대통령 임기는 1914~1915년이다. 책에 적힌 연도는 제42대 대통령 임기다.

ensemble is possible

수학의 중력 - 일반상대성이론부터 양자중력까지, 우주를 지배하는 수학의 최전선
야우싱퉁.스티브 네이디스 지음, 박초월 옮김 / 동녘사이언스 / 2025년 4월

4점  ★★★★  A-

독일의 철학자 쇼펜하우어(Schopenhauer)는 ‘의지의 욕망’이 사라지지 않는 한 우리 삶은 고통스럽다고 했다. 어떤 욕망을 충족하려면 무언가를 열심히 해야만 한다. 우리는 노력한 끝에 욕망 하나를 충족시키지만, 또 새로운 욕망이 나타난다. 욕망을 폭식하는 인간은 자기 자신마저 먹어 치운다.

에릭 와이너(Eric Weiner)는 기차 타고 철학 여행(The Socrates Express)을 한 작가다. 그는 고통스러운 삶을 잊기 위해 음악을 듣는 쇼펜하우어를 만난다. 쇼펜하우어는 사는 게 힘들면 예술을 즐기라고 했다. 염세주의 철학자로만 알려진 그는 로시니(Rossini)의 음악을 플루트 연주용으로 편곡했을 정도로 아주 훌륭한 플루티스트다. 음악을 제대로 즐길 줄 아는 쇼펜하우어가 제일 행복해 보인다. 와이너는 쇼펜하우어가 말한 의지를 ‘중력’과 같다고 주장한다.[주1] 그는 의지를 ‘힘’의 형태로 본 것이다. 그러나 중력의 진정한 실체를 이해한다면 의지라는 힘을 중력과 동일한 의미로 볼 수 없다. 왜냐하면 중력은 힘이 아니니까!

우리는 물체가 서로 끌어당기는 힘(力)을 중력(重力)이라고 배웠다. 중력을 설명할 때 가장 많이 나오는 예시가 나무에 달린 사과가 땅으로 툭 떨어지는 현상이다. 왜 이런 현상이 일어났는지 이유를 묻는다면 대부분 사람은 지구의 중력이 사과를 힘껏 잡아당겼다고 대답할 것이다. 중력을 어렴풋이 배운 사람들은 중력이 세상을 지배하는 엄청난 힘이라고 생각한다. 하지만 중력은 물체를 끌어당기는 힘이 아니다. 그리고 엄청나게 세지 않다.

세상 전체와 모든 물질을 구성하기 위해 꼭 있어야 할 기본 상호작용(fundamental interaction)이 있다. 한때 기본 상호작용을 ‘자연계의 네 가지 힘’이라고 부르기도 했다. 네 가지 힘은 강한 상호작용(강한 핵력, 강력), 약한 상호작용(약한 핵력, 약력), 전자기력, 중력이다. 네 가지의 기본 상호작용 중에 힘의 세기가 가장 큰 것은 강한 상호작용이다. 그다음이 전자기력, 약한 상호작용, 중력 순이다. 중력이 기본 상호작용 중에 제일 약하다.

중력은 너무 약해서 관측이 쉽지 않으며 연구하기가 상당히 까다롭다. 물리학자들은 수학의 도움을 받아 중력의 실체를 밝힐 수 있었다. 물리학자들은 중력을 설명하기 위해 수식을 사용했다. 그런 다음에 실험이나 관측을 수행해서 수식을 검증했다. 사실 몇몇 물리학자는 수학자들과의 협업을 반기지 않거나 수학의 중요성을 간과하곤 했다. 일반상대성이론을 발견한 아인슈타인(Einstein)도 처음에 중력을 연구했을 때 수학이 자신의 연구에 결정적인 도움을 줄 거로 생각하지 못했다. 시간이 지나서야 수학의 가치를 깨달았고 중력의 실체가 힘이 아니라는 사실을 확인했다.

아인슈타인은 수학보다 바이올린을 먼저 배웠다고 말했을 정도로 뛰어난 실력을 갖춘 바이올리니스트다. 연구하고 생각하는 일은 ‘고통의 감옥’이다. 풀어야 할 문제가 계속 생긴다. 음악을 즐기는 아인슈타인은 생각이 막히면 고통의 감옥에서 빠져나와 바이올린을 켰다.

수학도 아인슈타인의 바이올린처럼 어려운 문제 앞에서 쩔쩔매는 과학자들을 위로해 준다. 때로는 물리학자들이 미처 보지 못한 아이디어까지 준다. 《수학의 중력》은 어려운 문제를 만날 때마다 화음을 내는 물리학과 수학의 앙상블(ensemble)을 들려준다. 물리학이라는 울타리에만 갇힌 과학자들은 수학자들과 잘 어울리지 못한다. 왜냐하면 수학자들은 실험해서 결과를 확인하는 것보다 계산하면서 간결한 수식을 도출하는 연구 방식을 선호한다. 하지만 수학이 물리학의 발전에 여러모로 도움을 준 사실은 부정할 수 없다.

아인슈타인의 특수상대성이론과 일반상대성이론이 나오기 전까지는 사람들은 시간과 공간을 별개의 개념으로 생각했다. 그러나 아인슈타인은 3차원 공간에 1차원 시간을 더한 4차원 시공간을 제시했다. 4차원 시공간은 시간과 공간이 섞여 있다. 4차원 시공간 속 물체는 끊임없이 변하며, 시공간으로 이루어진 우주 또한 변한다. 사실 시공간 개념을 처음으로 제시한 사람은 독일의 수학자 헤르만 민코프스키(Hermann Minkowski)다. 그는 특수상대성이론을 기하학적 관점으로 설명하려고 했다. 

질량이 있는 물체가 움직이면 시공간도 움직인다. 이때, 시공간은 구부리거나 휘어진 상태가 되는데, 이것을 ‘곡률’이라고 한다. 아인슈타인은 중력의 정체가 시공간 곡률이 만들어낸 결과라고 주장했다. 중력은 힘이 아니라 에너지의 형태에 가깝다. 아인슈타인은 중력의 실체를 증명하는 ‘중력장(場) 방정식’을 도출한다. 이 방정식이 그 유명한 ‘E=mc2’다. ‘휘어진 공간’은 비유클리드 기하학(Non-Euclidean geometry)이 주로 탐구하는 개념이다. 비유클리드 기하학은 우리가 느낄 수 없는 휘어진 시공간을 명쾌하게 풀어 주는 수학적 도구다.

물리학과 수학의 앙상블은 여전히 흐르고 있다. 중력의 실체와 중력파의 존재를 증명한 수학은 천체물리학자들의 블랙홀 연구에 합류하고 있다. 지금까지 수학이 만난 과학 문제 중에서 해결 불가능한 난적으로 손꼽히는 것이 ‘양자 중력’ 연구다. 양자 중력은 양자역학으로 중력을 설명하는 물리학 분야다. 양자 중력은 일반상대성이론과 양자역학의 앙상블을 시도하는 연구라고 할 수 있다. 하지만 두 이론은 동시에 성립할 수 없는 관계라서 현재까지는 만족스럽지 못한 불협화음만 나오고 있다.

두 이론의 음이 서로 안 맞는다고 해서 물리학자와 수학자들은 절대로 포기하지 않는다. 그들은 거대한 미지의 우주를 알아내고 싶은 지식욕에서 헤어 나오지 못한 사람들이다. 수학을 공부해서라도 물리학의 난제를 풀려고 하는 과학자들의 ‘의지의 욕망’이 사라지지 않는 한 물리학과 수학의 앙상블은 끝나지 않는다.

ensemble is possible.

<cyrus가 만든 주석>

[주1] 에릭 와이너, 김하현 옮김, 《소크라테스 익스프레스》 (어크로스, 2021년), 156쪽.

* 45쪽, 옮긴이 각주

영국[주2]의 물리학자 제임스 클러크 맥스웰

[주2] 맥스웰(James Clerk Maxwell)은 스코틀랜드 출신이다.

* 110쪽

베소 미켈레 → 미켈레 베소(Michele Besso)

* 152쪽

 슈바르츠실트 반지름으로 둘러싸인 구는 오늘날 사건 지평선[주3]이라고 부른다. 한 번 넘어가면 돌아올 수 없는 지점 또는 표면이라고 생각하면 된다.

[주3] 사건 지평선의 실제 형태는 구(球)의 표면이다. 그래서 정확한 명칭은 ‘사건 지평면’이다. 그렇지만 학계와 대중은 부정확한 이름에 익숙해서 ‘사건 지평선’을 그대로 사용하고 있다. (참고문헌: 브라이언 콕스 · 제프 포셔, 박병철 옮김, 《블랙홀: 사건 지평선 너머의 닿을 수 없는 세계》, RHK, 2025년)

이데올로기를 먹고 소화하고 토해라

이데올로기 브레인 - 우리 안의 극단주의는 어떻게 만들어지는가
레오르 즈미그로드 지음, 김아림 옮김 / 어크로스 / 2025년 4월

4점  ★★★★  A-

이데올로기(Ideology)는 지저분하다. 이 작은 단어에 인류의 머리에서 태어난 생각들이 무수히 들러붙어 있다. 민주주의, 자본주의, 자유주의, 보수주의, 진보주의, 사회주의, 민족주의, 페미니즘, 파시즘, 제국주의, 종교[주1] 등등이 있다. 

이데올로기는 갈수록 더러워지고 있다. 여기에 마음씨 고약한 극단주의까지 엉겨 붙어 있다. 극단주의는 다른 생각에 기생한다. 극단주의는 생각의 영양분을 모조리 빨아 먹는다. 영양가 없는 민주주의가 방심하면 전체주의로 변한다. 비실비실한 겁쟁이 자유주의는 멸공의 횃불을 휘두르는 반공주의 전사가 된다. 지나치게 격렬한 페미니즘은 자신과 다른 페미니즘들을 무시한다.

민폐를 끼치는 극단주의가 싫은 사람들은 칠칠치 못한 이데올로기를 피하고 싶어 한다. 단어를 입에 꺼내기 싫을 정도다. 하지만 이데올로기와 멀찍이 떨어져 사는 것은 현실적으로 불가능하다. 우리는 이데올로기를 먹고 마신다. 이데올로기는 우리의 뇌가 가장 좋아하는 음식과 물이다. 이데올로기를 먹으면서 자란 뇌에서 이데올로기가 다시 태어난다. 개인적인 뇌는 이데올로기적이다(The personal brain is the ideological). 이데올로기에 단 한 번도 물들지 않은 순결한 뇌는 절대 없다.

《이데올로기 브레인: 우리 안의 극단주의는 어떻게 만들어지는가》는 이데올로기를 먹으면서 살아가야 하는 우리에게 꼭 필요한 책이다. 다양한 맛의 이데올로기를 먹는 우리 모두를 위한 책이다. 뇌는 한 번 맛본 이데올로기의 맛을 절대로 잊지 못한다. 이데올로기적 뇌는 고프다. 먹어도 먹어도 이데올로기를 자꾸 먹고 싶어 한다. 뇌는 고립된 상황을 싫어한다. 외로움을 잘 느끼는 사람은 관계를 갈망하고, 소속감을 느껴야 만족한다. 이데올로기는 인간관계를 이어주는 힘이면서도 이데올로기가 비슷한 사람들을 똘똘 뭉치게 만드는 힘이다. 이데올로기를 공유하는 집단은 ‘이데올로기 맛집’이다.

이데올로기를 과식한 뇌는 뚱뚱하지 않다. 그러나 이데올로기를 소화(학습)할수록 뇌는 점점 딱딱해진다. 이데올로기에 푹 젖은 생각도 딱딱하다. 이런 사람의 사고방식은 경직되어 있다. 경직된 뇌는 다른 생각이 비집고 들어올 틈이 없다. 숙고하는 힘을 잃어버린 이데올로기적 뇌는 편견에 취약하며 음모론을 쉽게 받아들인다. 이데올로기적 뇌는 독단주의자와 극단주의자를 만든다. 이데올로기에 지배당한 사람의 몸과 정신도 경직되어 있다. 독단주의자는 자신과 다른 생각뿐만 아니라 불안정성, 모호함, 다양성도 거부한다. 이데올로기로 굳어진 독단주의자는 새로운 것을 받아들이지 못한다.

《이데올로기 브레인》은 우리의 뇌에 스며든 이데올로기가 신체 행위에 미치는 영향을 신경과학적 관점으로 설명한다. 뇌는 이데올로기를 절대로 피할 수 없다. 우리는 이데올로기를 먹으면서 자신의 가치관과 정체성을 만든다. 이데올로기적 뇌를 이해하기 위한 과학은 독단주의와 극단주의에 맞서는 정치학의 든든한 동지다.

이데올로기에 맛 들인 이상, 우리 뇌에 흡수된 이데올로기를 빡빡 닦아서 지우기 힘들다. 그러나 뇌는 이데올로기에 쉽게 통제당하는, 나약한 기관이 아니다. 사람의 뇌 구조는 모두 다 같지 않다. 어떤 사람의 뇌는 이데올로기의 맛에 헤어 나오지 못한다면, 또 다른 사람의 뇌는 이데올로기를 비판적으로 검증한다. 뇌는 외부 환경과 경험에 따라 학습하고 변화한다. 이러한 뇌의 특성을 ‘뇌 가소성(neuroplasticity)’이라고 한다.

우리의 뇌와 몸속에 들어온 이데올로기는 우리의 피가 되고, 살이 된다. 이데올로기는 유유히 걸어 다닌다. 살아있는 이데올로기를 온몸으로 거부할 수 없다. 이데올로기를 제대로 알고 먹어야 한다. 회의주의적 태도와 비판 없이 다른 사람이 주는 이데올로기를 넙죽 받아먹어선 안 된다. 《이데올로기 브레인》은 우리에게 이데올로기에 벗어나는 삶을 상상해 보자고 제안한다. 뇌의 건강을 위해서 우리 각자가 이데올로기 필터(filter)를 설치해야 한다. 이데올로기를 먹고 소화했으면 자유로운 사고방식을 방해하는 것을 걸러내고 뱉어내야 한다. 

다 같이 먹은, 이 더러운 이데올로기를 함께 토해야 한다. 

좀 더 정확히 말하자면 

우리는 이데올로기를 성토(聲討)해야 한다.

<cyrus가 만든 주석>

[주1] 이데올로기 목록에 종교가 포함된 것에 따지고 싶은 분은 마르크스(Karl Marx)와 엥겔스(Friedrich Engels)에게 직접 따지시길.

마르크스는 이데올로기를 거짓되고 추상적인 ‘허위의식(Falsches Bewußtsein)’이라고 했다. ‘허위의식’은 엥겔스가 만든 용어다. 마르크스는 종교 또한 이데올로기라고 비판했으며 자신이 쓴 글 『헤겔 법철학 비판 서문』에 그 유명한 “종교는 인민의 아편”이라는 문장을 남겼다. 『헤겔 법철학 비판 서문』은 《헤겔 법철학 비판》(칼 마르크스, 강유원 옮김, 이론과실천, 2011년, 절판)에 수록되어 있다.

* 199쪽

 신경과학자들에게 알려진 가장 유명한 유전자 중 하나가 카테콜-O-메틸기 전이효소 유전자이다. 줄여서 ‘COMT’라고도 한다. 1958년 노벨상 수상자인[주2] 줄리어스 액설로드가 발견한 COMT 유전자는 전전두엽 피질의 도파민 수치를 조절하는 데 도움을 준다.

[주2] 1958년은 줄리어스 액설로드(Julius Axelrod)가 노벨 생리의학상을 받은 연도가 아니라 COMT 유전자의 존재를 처음 발견한 해다. 액설로드는 1970년 노벨상 수상자다.

* 207쪽

 과학자들은 어떤 유전적 효과에 대해 말할 때 

후성유전학epigenetic 효과[주3]도 함께 주시한다.

[주3] ‘epigenetic’은 ‘후성유전적’이라는 뜻의 형용사다. ‘epigenetic’ 뒤에 ‘s’를 붙이면 ‘후성유전학’을 뜻하는 단어가 된다. 원서에 있는 해당 단어를 확인하지 않았지만, 원문이 ‘epigenetic effect’라면, ‘후성유전적 효과’로 번역해야 한다. (참고문헌: 리처드 C. 프랜시스, 김명남 옮김, 《쉽게 쓴 후성유전학: 21세기를 바꿀 새로운 유전학을 만나다》, 시공사, 2013년)

책 본문에 언급된 다른 저자들의 책은 국내 번역본 제목이 적혀 있다. 

그러나 책 끝에 있는 <주>의 참고문헌들은 원제만 있다.

* 22쪽

 조지 오웰에 따르면, “정치적 언어는 거짓말이 진실처럼 들리고, 살인이 그럴듯해 보이며, 가벼운 마음도 견고한 겉모습을 갖는 것처럼 보이게 설계되었다.”[주4] 우리는 사람이나 생각을 무 자르듯이 깔끔하게 각각의 범주로 나누어 명확성을 높이고 어떤 정체성을 씌우려고 한다.

[주4] 조지 오웰, 『정치와 영어』(Politics and the English Language, 1946). 이한중 옮김 《나는 왜 쓰는가》 (한겨레출판, 2010년)에 수록되어 있다(《이데올로기 브레인》에 인용된 문장은 276쪽에 나온다).

* 148~149쪽

 철학자 존 스튜어트 밀이 제안한 것처럼, 이데올로기 공동체에서 삶은 일련의 아름다운 ‘삶의 실험’[주5]이 아니라 엄격한 프로토콜과 같다.

[주5] 존 스튜어트 밀, 서병훈 옮김, 《자유론》 (책세상, 2005년, 구판 절판). 110쪽.

* 257쪽

 몸과 관련된 문제에 결벽증이 있는가? 정치에 대해서도 그럴 수 있다! 이것은 법철학자 마사 누스바움의 다음과 같은 주장과 비슷하다. “인류 역사 내내, 스스로의 동물성과 도덕성을 두려워하고 증오한 지배 집단이 그것들을 체화하는 집단과 개인을 배제하고 주변화하고자 혐오를 사용했다.” [주6]

[주6] 마사 누스바움, 조계원 옮김, 《혐오와 수치심: 인간다움을 파괴하는 감정들》 (민음사, 2015년).

* 260쪽

 현상학의 창시자 에드문트 후설은 우리가 세계를 경험하는 방식에 대해 이렇게 말했다. [주7]

[주7] 에드문트 후설, 이종훈 옮김, 《순수현상학과 현상학적 철학의 이념들》 (한길사, 2022년).

* 295쪽

 소설가 조지 엘리엇은 이렇게 말했다. “단지 은유 하나를 바꾼 것만으로도 놀랄 만큼 다른 결과를 얻을 수 있다!” [주8]

[주8] 조지 엘리엇, 이봉지 · 한애경 옮김, 《플로스 강의 물방앗간》 (민음사, 2007년).

* 308~309쪽

 마르티니크섬 출신의 철학자 프란츠 파농은 흑인을 대상으로 한 백인의 시선에 대해 이렇게 썼다. [주9]

[주9] 프란츠 파농, 노서경 옮김, 《검은 피부, 하얀 가면》 (문학동네, 2022년).