주기율표를 함께 만든 과학자와 기술자

원소 - 세상을 이해하는 가장 작지만 강력한 이야기
필립 볼 지음, 고은주 옮김 / 휴머니스트 / 2021년 12월

평점

4점   ★★★★   A-

원소는 물질을 이루는 기본 성분이다. 2022년 현재 주기율표에 채워진 원소는 총 118개다. 화학은 물질의 구조와 성질을 연구하는 학문이다. 원소를 이해하는 것은 화학을 공부하는 데 아주 중요한 일이다. 학창 시절에 화학을 공부하면 원소의 성질과 원소 기호를 외워야 했다. 그런데 무작정 외우면 과학 공부가 재미없고 어려울 수밖에 없다. 과학 공부는 암기가 아니라 실험해보면서 자연스럽게 이해하는 것이 중요하다. 그러려면 실험 도구부터 재료 등을 다 챙겨야 하는데, 현실적으로 쉽지 않은 상황이다. 그렇다고 과학 공부를 포기할 수 없는 일이다. 눈에 보이지 않아서 생소한 원소에 친근하게 다가갈 수 있는 방법을 찾아야 한다. 그런 면에서 필립 볼(Philip Ball)의 《원소: 세상을 이해하는 가장 작지만 강력한 이야기》(The Elements: A Visual History of Their Discovery)는 누구나 화학을 쉽게 접할 좋은 기회를 제공한다.

이 책의 가장 큰 특징이자 장점은 원소의 발견으로 발전해온 화학의 역사를 풍부한 도판을 곁들어 설명한 점이다. 책 어디에도 ‘원리’나 ‘법칙’이라는 단어가 들어간 이론에 대한 설명은 없다. 이론을 이해하지 않은 상태에서 하는 실험이나 과학 공부가 학습 효과가 있는지 의문을 가질 수 있다. 가장 중요한 이론만 알아도 화학에 대한 이해도를 높일 수 있다. 그렇지만 《원소》는 이론과 실험보다 화학의 실용적인 측면에 주목한다. 대부분 사람은 과학이 과학자들의 연구 결과가 축적되어 형성된 학문이라고 생각한다. 하지만 저자는 과학이 실험실에서 태어나 발전되었다는 기존 인식에 반대한다. 그는 과학이 태어나는 지점을 확장해 기술자와 노동자가 일하는 채석장과 공장으로 시선을 돌린다. 저자가 고른 여러 점의 도판에 금속을 채굴하는 노동자들의 모습이나 화학물질로 제품을 만드는 공장 내부 풍경이 담긴 판화와 기록사진이 포함되어 있다. 멘델레예프(Mendeleev)를 비롯한 여러 명의 과학자는 세상에 흩어져 있던 원소들을 주기율표에 모으는 작업을 시작했다. 그 이후로 과학자들은 새로운 원소들을 발견하거나 인위적으로 만들어서 멘델레예프가 놔둔 주기율표의 빈칸들을 하나씩 채워나갔다. 하지만 지금의 주기율표를 만든 또 다른 기여자는 기술자, 장인, 노동자다.

기술자, 장인, 노동자들은 튼튼하고 유용한 제품을 효율적으로 만들길 원한다. 그러기 위해서는 제품을 만드는 데 필요한 재료의 특성을 잘 알아야 한다. 그들은 여러 번의 시행착오를 거쳐 제조법을 고안했다. 이 과정에서 원소가 우연히 발견되었다. 기술자와 노동자가 원소를 조합해서 실용적인 제조법을 만들고 있을 때, 과학자들은 원소의 정체를 밝혀냈다. 《원소》는 과학자와 기술자가 서로 영향을 주고받으면서 발전된 화학의 역사를 보여준다.

하지만 눈부신 화학의 역사가 만든 어두운 그림자는 원소로 이루어진 세상을 이해하려는 여성과 비(非)백인의 탐구 정신을 가두게 했다. 백인 남성은 본인 스스로 과학의 발전을 이끄는 주체적인 인간으로 인식했고, 자연을 정복하고 통제했다. 그 과정에서 여성과 백인 외 인종을 억압하고 착취했다. 저자는 오랫동안 과학사에 드리워진 불평등의 그림자를 걷어낸다. 

과학사의 절반을 가린 불평등의 그림자 속에 갇혀 있다가 이제야 빛을 본 여성 과학자들이 있다. 그중 한 사람이 바로 리제 마이트너(Lise Meitner)다.

 1930년대의 주기율표에는 우라늄 오른쪽에 원소가 없었다. 우라늄에 중성자를 충돌시키는 것은 주기율표를 넓혀주는 좋은 방책으로 보였다. 1934년에 세그레는 로마에 있던 엔리코 페르미(Enrico Fermi)와 함께 이 실험을 시작했다. 그해 말에 페르미와 오스카 다고스티노(Oscar D’Agostino)는 두 가지 새로운 원소가 만들어졌다는 증거를 발견했으며, 두 원소는 원자번호 93번과 94번 원소에 해당한다고 보고했다. 그들은 두 원소의 이름으로 아우세늄과 헤스페륨을 제안하기도 했지만, 그들이 발견한 것은 우라늄의 핵이 분열 후 더 작은 조각들로 분해되고 남은 산물이다. 그들의 판단은 4년 후 오토 한(Otto Hahn)과 프리츠 슈트라스만(Fritz Strassmann)이 바로잡았다. 

(《원소》, 202쪽)

페르미는 우라늄 원자핵에 중성자를 투입해 우라늄보다 더 무거운 초우라늄 원소를 만들기 위한 실험을 했다. 중성자를 흡수한 우라늄은 더 작은 조각으로 분해되는 ‘핵분열’ 반응을 일으키는데, 페르미는 자신의 의도와 다르게 핵분열을 시도한 사실을 간과했다. 오토 한과 프리츠 슈트라스만, 이 두 사람에게 페르미가 했던 실험을 해보자고 제안한 리제 마이트너가 핵분열을 증명하는 데 성공했다. 유대인 출신의 마이트너는 나치 정권의 유대인 탄압 정책을 피해 스웨덴으로 망명했다. 한과 슈트라스만은 중성자로 우라늄을 붕괴시키는 실험을 한 뒤에 그 결과를 편지로 써서 마이트너에게 보고했다. 마이트너와 그녀의 조카 오토 프리슈(Otto Frisch, 뒤늦게 우라늄 핵분열 실험에 합류했다)는 실험 결과를 세밀하게 검토하는 작업을 맡았다. 1938년에 한과 슈트라스만은 핵분열 실험 결과를 논문으로 발표했다. 이듬해에 마이트너와 프리슈는 핵분열이 일어나면 엄청난 에너지가 발생한다는 사실을 규명한 논문을 발표했고, 논문은 과학 학술지 <네이처>(Nature)에 실렸다. 마이트너는 이 논문에 ‘핵분열’이라는 단어를 처음 언급했다. 

그러나 핵분열을 증명한 공로는 오토 한에게 돌아갔고, 그는 1944년에 노벨물리학상을 받았다. 한은 마이트너와 슈트라우스의 공로를 부인했다. 한은 한술 더 떠서 마이트너를 동료가 아닌 ‘조수’였다고 주장했다. 리제 마이트너는 성차별과 인종차별을 모두 겪은 바람에 핵분열을 발견한 업적을 제대로 인정받지 못했다. 1992년 독일에서 109번 원소가 만들어졌는데, 마이트너의 이름을 딴 ‘마이트너륨(Meitnerium, Mt)’으로 명명되었다. 

저자는 남성 중심적 과학을 비판하고 있으면서도 마이트너를 한 번도 언급하지 않았다. 책 214쪽에 마이트너륨이 딱 한 번 나오지만, 이 원소의 화학적 성질에 대한 설명이 없다. 심지어 마이트너가 한과 함께 91번 원소 프로탁티늄(protactinium, Pa)을 발견한 사실조차도 언급하지 않았다. 프로탁티늄은 방사능 독성이 강해서 소량으로 사용할 수 있는 원소다. 마이트너륨은 반감기가 아주 짧아 금방 분해되어 사라지기 때문에 화학적 성질이 밝혀지지 않은 특수한 원소다. 저자는 산업적인 가치와 연구 가치가 높은 원소들이 발견되는 과정을 비중 있게 다룬다. 그렇기 때문에 실체가 잘 알려지지 않은 원소들(110~118번 원소)에 대한 저자의 설명이 빈약하다. 마이트너륨처럼 이름만 나온 원소들이 있다. 118개의 원소 전부를 알고 싶은 독자라면 《세상의 모든 원소 118》(시어도어 그레이 저, 영림카디널, 2012)과 《알수록 쓸모 있는 원소 118》(오시마 켄이치 저, 지브레인, 2020)을 권한다.

책에 오역으로 보이는 단어가 있다.

 파라셀수스의 사상을 따르는 ‘파라셀수스주의’ 의사들은 의화학파(iatrochemist)라고 불렸다. 이들은 건강이란 신체의 네 가지 호르몬의 균형을 맞추는 것이 전부라는 옛 생각에 반대했다. 

(64쪽)

[원문]

 These “Paracelsian” doctors were sometimes called iatrochemists―the word iatrochemistry means “medical chemistry’―and they opposed the old notion that health was all about balancing the four humours of the body.

(《The Elements: A Visual History of Their Discovery》 62, 64쪽)

‘Humour’의 뜻은 익살스러운 농담이다. 그 외에 ‘기분’, ‘기질(氣質)’, ‘체액’이라는 뜻도 있다. 고대 그리스 의학자 히포크라테스(Hippocrates)는 인간은 기본적으로 네 가지 체액(혈액, 담즙, 점액, 흑담즙)으로 이루어져 있다고 봤으며 체액들의 균형을 맞추면 좋은 기질이 나타나 몸이 건강해진다고 주장했다. 반대로 체액이 모자라거나 너무 많으면 병이 생긴다. 히포크라테스 이전의 고대인들은 죄를 지으면 신이 내린 형벌을 받아 질병에 걸린다고 믿었으며 주술로 치유하려고 했다. 히포크라테스는 질병의 원인을 이성적으로 설명하기 위해 4원소설(흙, 공기, 물, 불)에 주목했고, 이에 대응하는 ‘네 가지 체액’이 인간의 몸에 있다는 가설을 제시했다. 그의 학설은 ‘4체액설’이라는 이름으로 중세에 알려져 오랫동안 정설로 자리 잡았다. ‘호르몬(hormone)’은 ‘자극한다, 흥분시킨다’라는 뜻을 가진 그리스어 ‘hormao’에서 유래했다. ‘four humours’의 의미에 부합하는 번역어는 ‘네 가지 체액(기질)’이다.

인간적인 온기가 있는 카페

나는 20년 이상을 대구 서구(비산동, 평리동)에서 살았다. 과거의 서구를 색으로 표현하면, ‘칙칙한 회색’이다. 사실 ‘무색’에 가깝다. 서구는 대구에서 가장 낙후된 구역이다. 그래서 빛나고 화려한 구석이라고 전혀 찾아볼 수 없는 행정구역이다. 문화생활을 즐기려면 수성구와 중구에 가야 하는데, 확실히 서구가 다른 행정구역에 비해 아파트와 문화생활 공간의 수가 적다. 최근 서구에 아파트가 많이 들어서고 있다. 예전 서구의 모습을 찾아보기 힘들 정도다. 그러나 아파트가 많이 생겼다고 해서 서구는 ‘낙후 지역’이라는 지긋지긋한 꼬리표를 금방 떼지 못할 것이다. 아파트가 많이 들어선다고 해서 구민의 삶의 질이 높아지는 건 아니다.

품질 좋은 원두커피를 마시고, 수제 디저트를 사서 먹는 것은 ‘입이 즐거워지는 문화’를 즐기는 일이다. 몇 년 전만 해도 서구에 구민의 입을 즐겁게 해주는 카페나 디저트 전문 가게가 없었다. 원두커피 한 잔 마시거나 마카롱을 먹으려면 번화가(중구 동성로)에 가야 했다.

내 집에서 멀지 않은 곳에 수제 마카롱을 파는 가게가 있다. 정말 지금 생각해도 믿기지 않는다. 5분 정도 걸으면 마카롱을 먹을 수 있다니. 내가 서구에 오래 살면서 첫 번째로 가장 놀라웠던 일이 서구에 동네 책방(담담 책방)이 생겼다는 사실을 처음 알았을 때이고, 그 두 번째로 놀라웠던 일은 동네에 생긴 디저트 카페를 처음 알았을 때다.

마카롱과 그 밖의 디저트를 파는 카페 이름은 ‘카페 클리어(Cafe Clear)’다. 카페 건물이 상당히 튄다. 분홍색 건물인 데다가 카페 내부도 온통 분홍색으로 채워져 있다. 눈에 확 띄는 카페라서 그런지 건물 전체가 시내에 있다가 갑자기 서구에 뚝 떨어져 생긴 것 같은 느낌이 들 정도다. 카페 근처에 지나가면 흘끗 쳐다보지 않을 수가 없다. 특히 밤이 되면 ‘카페 클리어’는 더욱 빛이 난다. 

건물 1층이 카페, 2층은 대여가 가능한 공간, 3층은 공방이자 카페 사장의 개인 작업실이다. 건물에도 이름이 있다. 이름은 ‘18˚(18도)’다. ‘18˚’는 우리가 흔히 볼 수 있는 반듯한 사각형 형태의 건물이 아니라 사다리꼴 형태다. 카페 사장의 말에 따르면 건물에서 살짝 기울어진 부분의 각도가 18˚에 거의 가깝다고 한다. 그리고 18˚는 ‘18℃’로 읽을 수 있다. 사람에게 안정감을 주는 최적 온도가 18℃라고 한다.

마카롱이라 하면 작은 햄버거처럼 생긴 것이 가장 먼저 떠올린다. 그런데 ‘카페 클리어’의 수제 마카롱은 흔한 형태로 만들어진 것이 아니다. 카페 사장이 손재주가 좋아서 코크(Coque, 마카롱의 과자 부분, ‘꼬끄’라고 부르기도 한다)를 아기자기하게 꾸미면서 만든다. 카페 사장이 정성과 노력을 들여 만든 마카롱의 비주얼을 보면 먹기 아깝다. 그렇지만 나는 그걸 하루에 세 개나 먹는다. 다 먹는데 10분도 채 안 걸린다. 나는 ‘1일 3 마카롱’을 해야 만족감을 느낀다. 한 개, 두 개만 먹어도 성이 차지 않는다.

주문한 마카롱 세 개를 그 자리에서 순식간에 먹지만, 마카롱을 먹으면서 느낀 점을 고작 문장 한두 줄로 표현하고 싶지 않다. 마카롱 만드는 일이 꽤 오랜 시간이 걸린다는 점을 잘 알기에 마카롱 사진 한 장 올려서 ‘맛있어서 좋아요’라고 간단히 쓰는 건 노동의 가치를 존중하려는 내 성격상 용납이 안 된다. 카페 사장은 마카롱을 만드는 일이 즐겁고 행복하다고 했다. 그리고 그걸 맛있게 먹는 손님의 모습을 보면 뿌듯하다고 했다. 그분은 눈과 입을 즐겁게 해주는 마카롱과 디저트를 어떻게 하면 잘 만들지 매일 고민하고, 그 생각들을 나를 포함한 손님들에게 밝힌다. 나는 마카롱을 어떻게 만드는지 잘 모르지만, 마카롱을 잘 만들고 싶은 카페 사장의 진심이 느껴진다. 

* 한스 이저맨 《따뜻한 인간의 탄생: 체온의 진화사》 (머스트리드북, 2021)

진화를 단편적으로 이해한 사람들은 ‘강한 자’가 성공적으로 진화해서 살아남는다고 생각한다. 하지만 《따뜻한 인간의 탄생》은 상대방에게 체온을 줄 수 있는 ‘따뜻한 자’가 진화와 생존에 유리했다고 주장한다. 《따뜻한 인간의 탄생》은 인류 진화의 원동력을 새로운 관점으로 보고 있다. 그 원동력은 타인과 접촉해 온기를 나누면서 따뜻한 체온을 유지하려는 인간의 본능이다. 이 책에 ‘게젤리그(gezellig)’라는 용어가 나온다. 게젤리그는 네덜란드어로 ‘아늑하다’라는 뜻이다.

따뜻한 분위기가 느껴지는 공간은 사람에게 심리적 안정감을 주며 그 공간 안에 있는 상대방에게 친근감을 느끼도록 해준다. ‘카페 클리어’는 ‘게젤리그’라는 단어가 어울리는 공간이다. 따뜻한 커피 한 잔을 주면서 손님과 대화를 나누는 카페 사장의 친화력은 내가 ‘카페 클리어’에 자주 가게 만드는 매력이다.

나는 항상 ‘카페 클리어’에 가면 책을 읽는다. 이곳에 혼자 책 읽는 손님은 나 뿐이다. 카페 내부 공간이 넓지 않아서 다른 좌석에 앉은 손님들이 대화하는 소리와 스피커에 나오는 음악 소리가 크게 들린다. 카페 사장은 흥이 많은 쾌활한 분(요즘 말로 하면 ‘텐션이 높은 사람’이다)이라서 자신이 고른 음악에 맞춰 콧노래를 부른다. 그렇지만 나는 주변의 소음에 신경 쓰지 않는다. 소음은 독서의 집중력을 방해하지만, 너무 집중하면서 생기는 졸음을 막아주기도 한다(여러 곳의 카페에 가본 경험을 통해서 알게 된, 지극히 개인적인 견해이다). 카페 내부에 조용한 분위기가 지속하면 졸음이 오고, 집중력이 떨어진다. 예전에 손님 한 명도 없는 조용한 카페를 선호했는데, 지금은 생각이 달라졌다. 카페에 손님들이 많이 있을수록 좋다. 그러면 아늑한 온기를 제대로 느껴질 수 있다.

* 아쿠쓰 다카시 《어서오세요, 책 읽는 가게입니다》 (앨리스, 2021)

사실 카페를 운영하는 사람은 책 읽는 손님을 좋아하지 않는다. 이런 손님은 음료 한 잔만 주문하고 몇 시간을 오래 앉아 있기 때문이다. 대부분 사람은 카페에 혼자 책 읽는 손님이 타인의 눈치에 신경 쓰지 않고 자기 일에 집중할 줄 아는 성격이라고 생각한다. 꼭 그렇지만 않다. 《어서오세요, 책 읽는 가게입니다》의 저자는 ‘카페에서 혼자 책 읽는 손님은 기본적으로 여리고 연약하며 섬세하고 순진한 존재(99쪽)’라고 말한다. 1인 손님은 자신을 못마땅하게 여기는 카페 사장의 눈치를 볼 정도로 소심하다.

나는 카페에 가서 책을 읽거나 글을 쓰면 음료는 두 잔 이상 주문한다. 음료를 마시지 않고, 일하면 허전하다. 내가 생각하기에 1인 손님을 배려해주는 사장의 친절함에 보답하는 방법은 음료를 한 잔 더 주문하거나, 디저트를 또 주문하는 것이다.

아늑한 온기가 느껴지는 카페는 번창해야 한다. 그런 카페가 되려면 카페 사장은 손님들과 어울릴 줄 아는 친화력이 있어야 한다. 인간적인 온기를 느낀 손님은 음료와 디저트를 더 주문해야 한다. 카페를 진심으로 소중하게 여기는 단골손님은 일방적으로 서비스받기를 원해선 안 된다. 또 자신을 VIP로 착각해서 사장에게 서비스 그 이상을 요구해서도 안 된다. ‘게젤리그’가 있는 카페가 단순히 손님에게 최상의 서비스를 제공하는 곳이라고 생각하지 않는다. 사람들의 온기를 서로 주고받는 동등한 관계가 있어야 생기는 소중한 곳이다.

※ 위에 있는 사진 세 장은 ‘카페 클리어’ 블로그(https://blog.naver.com/pandp486) 에서 가져왔다. 나머지 두 장의 사진은 필자가 찍었다. 이 글은 특정 가게를 홍보하기 위해서 쓴 글이 아니다. 작년 8월 29일에 처음 ‘카페 클리어’에 갔는데, 그날부터 지금까지(어제도 방문했고, 그곳에서 두 시간동안 이 글을 썼다) 매일 카페에 드나들면서 느낀 좋은 감정들을 한데 모은 글이다. 카페 사장은 손님이 주문한 디저트를 사진으로 찍는 것을 좋아한다. 그 사진에 내가 주문한 디저트도 포함되어 있다. 그 사진들을 이 글에 넣고 싶었지만, 홍보성 짙은 글로 오해받기 싫어서 제외했다.

수학보다 물리

익스트림 물리학 - 수식 없이 읽는 여섯 가지 극한의 물리
옌보쥔 지음, 홍순도 옮김, 안종제 감수 / 그린북 / 2022년 1월

평점

2.5점   ★★☆   B-

《수학 없는 물리》라는 물리학 교재가 있다. 시중에 판매되고 있는 《수학 없는 물리》 번역본은 12판이다. 제목만 믿고 이 책을 고른 사람들은 십중팔구 수학을 싫어할 것이다. 이 책에도 각종 수식이 나온다. 《수학 없는 물리》의 원제는 ‘Conceptual physics’다. 원제를 우리말로 그대로 옮기면 ‘개념적 물리학’이다. 《수학 없는 물리》를 쓴 폴 휴잇(Paul G. Hewitt)은 자신의 책으로 물리학을 공부하려는 독자들에게 수식을 외우는 것보다 물리학의 개념을 먼저 이해하라고 당부한다. ‘Conceptual physics’의 국역본 제목을 바꿀 수 있다면, 나는 ‘수학보다 물리’라고 붙여주고 싶다.

수식이 아예 나오지 않는 물리학 교재가 이 세상에 단 한 권이라도 있을까? 수학을 피하고 싶은 사람들은 이 책을 간절히 원하겠지만, 그런 책으로 공부하면 광범위한 물리학의 세계에 접근할 수 없다. 수학 없는 물리학은 효모가 들어가지 않은 빵이다. 수학이라는 효모가 있어서 물리학은 점점 부풀어 올라 다양한 분야의 학문(응집물질물리학, 반도체 물리학, 핵물리학, 천체물리학 등)으로 발전할 수 있었다.

어제 나온 따끈따끈한 과학책인 《익스트림 물리학》의 부제는 ‘수식 없이 읽는 여섯 가지 극한의 물리’다. 부제를 믿지 마시라. 여기도 수학 용어와 수식이 나온다. 하지만 이 책에 소개된 수식은 물리학을 거들 뿐이다. 어려워서 이해가 되지 않으면 제쳐도 된다. 《익스트림 물리학》은 수식을 건너뛰면서 읽는 과학책이다. 중국의 과학 강사 옌보쥔(严伯鈞)은 수학이라는 장벽 앞에 두려워서 물리학에 가까이 다가서지 못하는 사람들을 위해 이 책을 썼다고 밝힌다. 저자는 수학 공식을 이용하지 않고도 물리학을 명백하게 설명할 수 있다고 말한다. 그가 물리학을 설명하기 위해 수식 대신에 사용한 도구는 극한적 사고(limit thought)다. 극한적 사고란 조건 변수를 극한으로 설정해 놓고 어떤 결과가 나타나는지 이론에 비추어 추론하는 일이다. 극한적 사고는 머릿속으로 생각하는 사고실험(thought experiment)과 비슷하다.

조건 변수를 극한으로 설정하면 물리적 현상들이 분명하게 나타난다. 아인슈타인(Albert Einstein)의 특수상대성이론을 이해하려면 물체를 빛의 속도와 가까울 정도로 아주 빠르게[극쾌(極快, the fastest)] 운동하도록 설정해야 한다. 우주의 범위를 크게 봐야지[극대(極大, the largest)] 우주가 어떻게 탄생했는지 알 수 있다. 우리는 일반상대성이론의 핵심 개념인 ‘휘어진 시공간’을 받아들이지 못한다. 하지만 운동하는 물체의 질량을 아주 무겁게 만들면[극중(極重, the most massive)] 시공간의 휘어짐을 확인할 수 있다. 원자가 만물을 구성하는 기본 입자라는 것은 누구나 다 아는 사실이다. 하지만 꽤 오랫동안 원자는 입증 불가능한 존재였고, 과학자들은 원자를 부정했다. 눈에 보이지 않는 원자를 보여주지도 않고, 실제로 있다고 주장만 하는 원자론자들의 말이 이상하게 보이는 건 당연하다. 다행히 과학이 발전하면서 미시적 세계[극소(極小, the tiniest)]가 주목받기 시작했고, 원자의 존재가 입증되었다. 미시적 세계에 대한 인식 없이는 원자를 이해할 수 없다. 온도를 아주 높게 하거나[극열(極熱, the hottest)], 반대로 절대 0도까지 온도를 많이 낮추면[극냉(極冷, the coldest)] 특별한 물리적 현상이 생긴다.

《익스트림 물리학》을 펴낸 출판사는 어린이책 전문 출판사 ‘그린북’이다. 출판사는 《익스트림 물리학》이 기본이 부족한 이공계생들을 위한 책이라고 강조한다. 그렇지만 이 책은 학생들이 읽기 편하지 않다. 《익스트림 물리학》에는 73명의 위대한 과학자, 47가지 물리학 원리와 정리, 25개의 물리 실험과 사고실험, 44가지 물리학 이론과 541개의 물리학 · 수학 개념이 나온다. 그런데 적지 않은 인명과 용어를 쉽게 찾아볼 수 있게 만든 색인이 없다. 색인이 있으면 책을 처음부터 끝까지 읽지 않고도 용어를 단번에 찾을 수 있다. ‘색인 없는 책’은 마음 가는 대로 아무 데나 골라 읽는 자유를 억압한다.

책의 역자는 과학 비전공자다. 물리학 교사가 책의 감수를 맡았지만, 책 곳곳에 미흡한 점이 여러 개 보인다. 특히 용어의 의미가 명확하게 전달되지 않은 내용이 있다.

 여기에서 v는 은하가 멀어지는 속도, D는 은하 사이의 거리, H는 허블 상수이다. 허블 상수는 약 70km/(s·Mps)이다. 파섹(pc)은 거리의 단위로 3.26광년이다. (121쪽)

파섹은 ‘우주공간에서의 거리를 나타내는 단위’다.

 지구 자전의 영향 때문에 지표면에 있는 전향력(Coriolis force, 코리올리의 힘, 물체가 떨어질 때 휘어지는 힘-옮긴이)이 작용하기 때문이다. (179쪽)

전향력의 의미를 좀 더 정확하게 표현하면 이렇다. ‘회전하는 물체의 표면 위(자전하는 지구의 지표면)에 있는 물체가 수직 방향으로 떨어질 때 휘어지는 것처럼 보이게 만드는 힘’이다. 전향력이 수직으로 떨어지는 물체의 방향이 휘어지는 것처럼 보이게 만드는 걸까? 왜냐하면 전향력은 회전하는 물체에 의해서 생기는 실재의 힘이 아니라 ‘가상의 힘’이기 때문이다. 전향력을 ‘물체가 떨어질 때 휘어지는 힘’으로 대충 설명하면, 독자는 전향력이 실제로 일어나는 힘이라고 오해할 수 있다.

 갈릴레이의 자유낙하 실험은 다들 들어봤을 것이다. 갈릴레이가 피사의 사탑 꼭대기에 서서 무거운 쇠공과 가벼운 나무 공을 들고 두 개를 동시에 떨어뜨렸더니 무거운 쇠공과 가벼운 나무 공이 같이 떨어졌다는 내용이다. 이 실험을 통해 낙하하는 물체의 속도는 질량과 관계없다는 사실이 증명됐다. (181쪽)

갈릴레이 위인전에 꼭 언급될 정도로 유명한 실험으로 알려졌지만, 갈릴레이는 피사의 사탑에 올라 자유낙하 실험을 한 적이 없다.

 힉스 입자(Higgs boson)는 만물에 질량을 부여하는 입자이다. 질량이 없으면 중력도 있을 수 없다. 중력이 없으면 천체가 형성될 수 없다. 항성도, 행성도, 지구도, 생명도 생겨날 수 없다. 힉스 입자가 만물에 질량을 부여하기 때문에 우리가 사는 세계도 존재할 수 있다. 이는 서구 종교계에서 주장하는 ‘하나님이 세상을 창조했다’라는 논리와 일맥상통한다. 이 때문에 힉스 입자는 ‘신의 입자(The God Particle)’로 불린다. (463쪽)

힉스 입자의 별칭인 ‘신의 입자’는 미국의 물리학자 레온 레더만(Leon M. Lederman)과 과학 전문 저널리스트 딕 테레시(Dick Teresi)가 함께 쓴 책 제목에서 따온 것이다. 레더만은 처음에 자신의 책 제목을 ‘Goddamn Particle(빌어먹을 입자)’로 정했다. 책이 나올 당시에 힉스 입자는 발견하기 힘든 입자였고, 힉스 입자를 찾아서 검증하는 일은 물리학자들 앞에 놓인 난제였다. 그러나 출판사 측은 ‘빌어먹을 입자’가 마음에 들지 않았고, ‘Goddamn’을 ‘God’로 수정했다. 힉스 입자의 역할은 세상을 만든 창조주를 떠올리게 한다. 그렇다고 해서 ‘힉스 입자는 신 그 자체다’라는 오해는 금물이다. 유신론자는 과학사를 새로 쓴 LHC(대형강입자충돌기)의 힉스 입자 발견에 숟가락을 얻지 말기를. 바뀐 책 제목 때문에 실제로 기독교 인사들은 아직 발견되지 않은 힉스 입자가 신의 존재를 증명해주는 근거라면서 김칫국을 마신 적이 있었다.

※ 미주(尾註)알 고주(考註)알 

* 123쪽

 우주에는 대기층이 없어서 허블 우주 망원경은 대기층의 교란을 받지 않고 더 많은 빛과 정보를 수집할 수 있다.[주1]

[주1] 원서는 2020년에 발간되었다. 그래서 허블의 뒤를 이을 차기 우주 망원경에 대한 언급이 없다. 1990년에 발사된 허블 우주 망원경은 총 다섯 번의 정비를 받으면서 관측기기가 교체되었다. 2021년 12월 25일에 제임스 웹 우주 망원경이 발사되었다. 제임스 웹(James Webb)은 NASA 제2대 국장의 이름이다. 제임스 웹 우주 망원경에 허블보다 집광 면적이 넓은 반사경이 장착되었는데 허블이 관측할 수 없는 아주 먼 우주공간과 적외선 영역을 관측할 수 있다.

* 133쪽

 빅뱅 이론은 1927년 벨기에 천문학자인 조르주 르메르트(Georges Lemaître)가 처음으로 제시됐다.[주2]

[주2] 조르주 르메트르는 가톨릭 사제이기도 하다. 2018년에 개최된 국제천문연맹 총회에서 우주 팽창을 주장한 르메트르의 업적이 인정받아 ‘허블의 법칙’에서 ‘허블-르메트르 법칙’으로 명칭이 변경되었다. 하지만 허블과 르메트르보다 먼저 우주 팽창을 수학적으로 증명한 사람은 러시아의 수학자 알렉산드르 프리드만(Alexander Friedmann)이다. 1922년에 프리드만은 자신의 이름이 붙은 ‘프리드만 방정식’을 이용한 우주 팽창 모델을 제시했지만, 1925년에 사망하는 바람에 그의 업적이 잘 알려지지 않았다.

* 266쪽

아인슈타인: 나는 자네(플랑크)처럼 젊지 않아.[주3]

[주3] 막스 플랑크(Max Planck)는 1858년에, 아인슈타인은 1879년에 태어났다. 아인슈타인은 자신보다 21살 많은 대선배인 플랑크에게 반말할 수가 없다.

* 295쪽

플랑크상수(Plank constant) [주4]  

[주4] 철자 오류, → Planck constant

* 377쪽

우라늄-235는 14세 개[주5]의 중성자를 가진 방사성 동위원소임.

[주5] ‘143개’의 오자. 143개의 중성자가 있어 원자 질량이 235이다.

포기하면 편해

생물학적으로 어쩔 수가 없다
이시카와 마사토 지음, 이정현 옮김 / 시그마북스 / 2022년 1월

평점

2.5점   ★★☆   B-

‘생물학적으로 어쩔 수가 없다.’ 책의 제목이 도발적이다. 인간의 본성은 교육으로 바뀔 수 있다고 믿는 사람들은 눈을 부릅뜨면서 이 책을 노려봤을 것이다. ‘본성 대 양육’이라는 주제는 하루 이틀의 논쟁이 아니다. 인간의 기질은 과연 타고나는 것인가, 아니면 길러지는 것인가? 이 책을 분노의 눈길로 바라본 사람이라면 후자의 관점을 옹호하는 ‘환경 결정론자’일 수 있다. ‘생물학적으로 어쩔 수 없다’라는 말은 유전자가 인간의 기질에 미치는 영향을 강조하는 ‘유전자 결정론자(또는 생물학적 결정론자)’의 입장에 가깝다. 일본의 진화심리학자가 쓴 《생물학적으로 어쩔 수가 없다》는 인간의 본성을 둘러싼 해묵은 논쟁의 한복판으로 뛰어든다.

책의 저자는 유전자의 명령에 따라 인간의 행동과 능력이 만들어졌다고 떳떳하게 말할 수 없는 현실에 의문을 제기한다. 그는 우리를 조종하는 유전자의 힘이 워낙 강력해서 아무리 노력해도 실현하지 못하는 일들이 있다고 주장한다. 그러면서 양육과 노력으로 극복할 수 없는 51가지 사례를 제시한다. 이 모든 사례는 인간의 생물학적인 한계다. 환경 결정론자는 꾸준히 배우면서 노력하면 분명 기질을 바꿀 수 있으며 태어날 때부터 가지지 못한 능력을 후천적으로 습득할 수 있다고 본다. 그러나 저자는 한 사람을 위한 조언으로 둔갑하기 쉬운 환경 결정론자의 말에 동의하지 않는다. 모든 사람이 노력만 하면 똑같은 기질과 능력을 갖출 수 있을까? 현실적으로 불가능하다. 타인이 할 수 있는 일이라고 해서 내가 무조건 잘 할 수 있는 건 아니다. 반대로 내가 잘하는 일을 아무리 노력해도 하지 못하는 타인도 있을 것이다. ‘유전자의 힘을 거스를 수 없어서 생물학적으로 어쩔 수 없다고? 해보지도 않고 벌써 포기해?’라고 생각하는 사람은 양육의 효과를 맹신한다. 교육으로 인간이 바뀔 수 있다고 믿는 사회는 개인의 한계를 받아들이지 못한다. 열심히 노력했음에도 더 나은 방향으로 발전하지 못하거나 한계를 극복하지 못하면 개인의 탓으로 돌린다. 그러고는 더 노력해보라면서 앵무새처럼 같은 말을 되풀이한다. 노력해! 노력해! 노력해!

진화심리학은 진화에 인간의 심리에 연관 지어 이해하고 해석하려는 학문이다. 진화심리학자들은 인간을 ‘수렵 채집 시대’, 즉 석기 시대를 살아오면서 우리 몸에 각인된 삶의 흔적이 있는 동물로 규정한다. 가파른 속도로 발전해와 지금의 모습을 이루고 있는 문명사회에 인간의 심신은 적응이 덜 되어 있다. 아직도 인간의 몸과 행동에 수렵 채집 생활의 흔적이 배어 있다. 따라서 석기 시대에 살아가는 방식과 완전히 다른 현대 사회와 불협화음을 빚을 수밖에 없다. 

인간은 과식을 선호하지만, 그에 따른 각종 성인병과 비만을 경계한다. 하지만 맛있는 음식을 먹게 되면서 살이 찌는 상황은 생물학적으로 어쩔 수 없는 일이다. 석기 시대 인류에게 가장 중요한 것은 ‘식량’이었다. 식량을 구하기 쉽지 않은 시대를 살아온 인류는 어떻게든 식량을 구해서 최대한 많이 먹었다. 그래서 인간은 음식을 많이 먹어서 충분한 영양분을 미리 쌓아 두게끔 진화했다. 하지만 식욕을 멈추는 절제심은 진화하지 않았다. 세상이 변하고 발전할수록 기름지고 맛있는 음식의 종류가 많아졌다. 이제는 얼마든지 음식을 실컷 먹을 수 있다. 우리는 먹거리가 넘쳐나는 풍요로운 시대를 살아가고 있다. 그러나 과식을 선호하는 오래된 우리의 본성은 이전에 경험하지 못한 식생활에 적응하지 못하고 있다.

저자는 유전자의 힘을 극복하지 못한 인간의 한계를 솔직하게 받아들인다. 생물학적으로 어쩔 수 없으니 포기하면 편하다. 그렇다고 저자가 노력에 따른 결과와 양육의 장점을 무시하는 건 아니다. ‘생물학적으로 어쩔 수 없다’는 ‘아무리 노력해도 안 될 거야’라는 패배주의적인 메시지로 받아들이면 곤란하다. 저자는 ‘노력해도 할 수 없는 것’을 과감히 포기해서 ‘노력해서 할 수 있는 것’을 찾아보는 것이 중요하다고 말한다. 내가 ‘노력해서 할 수 있는 것’이 다른 사람이 할 수 없는 것이라면, 또 ‘노력해도 어쩔 수 없는 것’을 긍정적으로 생각하면 양자 모두 자신만의 개성이 될 수 있다.

이 책에서 유일하게 진화심리학이 언급된 문장은 이 책의 부제다. 저자는 후기에 진화심리학을 ‘생물학적 관점에서 심리를 설명하는 것(282쪽)’이라면서 두루뭉술하게 언급했는데, 사실 이것만 보고 진화심리학이 어떤 학문인지 파악하기가 힘들다. 이러면 대중은 진화심리학이라는 단어가 생소하게 느낄 것이고, 이 학문에 선뜻 접근하지 못한다. 진화심리학을 제대로 설명하지 않은 저자의 글은 대중이 진화심리학에 거부감을 느끼게 만든 주범이다. 이 책에 ‘알맹이’가 빠져 있다. 책의 빈틈을 메꾸지 못한 역자도 잘했다고 볼 수 없다. 역자는 진화심리학의 강점과 약점을 비중있게 다루면서 진화심리학에 대한 오해를 풀어주는 후기를 썼어야 한다. 대부분 사람은 모든 진화심리학자를 현상 유지를 선호하는 보수주의자와 결탁한 유전자 결정론자라고 비난하는데, 꼭 그렇지만 않다. 진화심리학자들은 유전자의 힘과 환경의 영향이 상호 반응해서 인간의 기질이 형성되거나 변화한다는 사실을 인정한다.

저자는 우리가 할 수 없는 일들의 원인을 모두 석기 시대의 환경에 적응하기 위해 살아온 조상들의 모습에서 찾는다. 하지만 우리는 아주 오래된 석기 시대의 환경과 생활상을 알지 못한다. 이것은 진화심리학의 약점이다. 인간의 기질이 수렵 채집 생활에 적응하도록 형성되었다고 보는 진화심리학자들의 입장은 모호한 추측을 양산한다.

저자는 인간이 고독해지는 것을 생물학적으로 어쩔 수 없는 일이라고 말하면서 고독을 부정적으로 바라본다. 그는 고독하게 지내는 것을 ‘개성’으로 받아들이지 않는다.

 낮에도 고독하게 지내는 것은 바람직하지 않다. 우리의 마음은 대부분 사이좋은 협력 집단에 어울리는 쪽으로 작동하게 되어 있다. 이것 역시 수렵 채집 시대의 흔적이다. 온종일 다른 사람과 교류할 일이 없다면 마음은 쉽게 병들고 만다. (60쪽)

낮에 고독하게 지내면 바람직하지 않다는 저자의 입장은 고독의 긍정적 효과를 외면하고 있다. 온종일 다른 사람과 교류할 일이 있으면 마음이 쉽게 병드는 사람들도 있다. 이런 사람들은 다른 사람과의 만남을 최대한 줄이면서 혼자 있는 것을 선호한다. 그렇게 자신만을 위한 시간을 확보하면 자신이 진정으로 원하는 일을 하는데 집중할 수 있다. 물론 고독을 긍정하는 사람들도 때때로 외로운 감정을 느낀다. 그래서 다른 사람들과 어울리는 시간도 소중하게 여긴다. 세상과 단절한 채 생활하는 은둔형 외톨이는 타인을 이해하는 공감 능력이 떨어지는 편이다. 은둔형 외톨이처럼 고독하게 지내는 것이야말로 바람직하지 않다.

진화심리학적 관점에 심취한 저자는 택시 운전사가 ‘비를 좋아하는 사람’이라고 주장한다(98쪽), 택시 운전사가 아닌 내가 봐도 상식적으로 이해하기 힘들다. 택시 운전사도 비 오는 날에 일하고 싶지 않을 것이다. 저자는 빗길 운전을 대수롭지 않게 여긴다. 빗길을 지나는 차는 평상시보다 미끄러지기 쉽다. 사고 없이 안전하게 운전해야 하는 택시 운전사는 비 오는 날에 예민해진다.

그리고 저자는 SM 플레이를 좋아하는 건 생물학적으로 어쩔 수 없다고 주장하지만, 아픈 게 좋다는 마조히스트를 이해하지 못한다.

 SM 플레이에서는 사디스트가 채찍으로 마조히스트를 때려서 서로 만족을 얻는다. 소리에 비해서 아프지는 않다고 하는데, 그렇다고 해도 아픈 게 좋다는 마조히스트의 고백은 이해하기 어렵다. (219쪽)

대중은 사디스트와 마조히스트를 왜곡한 정보를 접해서 SM을 이해하는 경우가 많다. 이러면 SM에 대한 오해와 편견은 점점 더 불어난다. 저자는 SM 플레이를 단순히 지배 복종 관계에 대한 충동을 승화시키는 성행위로 보면서, ‘상호 이해를 바탕으로 하는 계약 관계’를 지향하자고 주장한다(220쪽). 한술 더 떠서 SM 플레이 대신에 그것과 비슷한 효과(통증을 참으면서 느끼는 성취감)가 있는 스마트폰 게임을 하자고 제안하는데 SM을 몰라서 하는 말이다. 저자는 SM을 오해하고 있다.

SM 플레이는 도미넌트(Dominant, 줄임말은 ‘돔’, 지배 성향이 있는 사람)와 서브미시브(Submissive, 줄임말은 ‘섭’, 지배당하는 성향이 있는 사람) 간의 상호 이해와 신뢰를 바탕으로 하는 성행위다. SM 플레이를 안전하게 즐길 수 있도록 여러 가지 규칙과 응급처치 요령이 마련되어 있으며 대화를 통한 파트너 간의 상호 합의를 강조한다. 그래야 SM 플레이 도중에 일어날 수 있는 사고에 대비할 수 있고, 성범죄를 방지할 수 있다. SM에 대한 올바른 지식을 습득한 도미넌트와 서브미시브는 적당히 선을 지키면서 쾌락을 즐긴다.

갑자기 찾아온 ‘만 원의 행복’

어제 오랜만에 인문학 헌책방 ‘직립보행’에 갔다. 그곳에서 두 권의 책을 샀는데 그중 한 권은 알베르토 망겔의 《책 읽는 사람들》(교보문고, 2012)이다. 책 속에 실린 ‘이상적인 독자란?’이라는 글의 제목에 끌려 이 책을 샀다.

일요일 밤엔 머리를 아프게 만드는 책보다는 에세이나 미술 분야 책과 같은 부담 없이 읽을 수 있는 책을 읽는다. 그래서 어제 산 《책 읽는 사람들》을 읽으려고 책을 아무 데나 펼쳤는데 푸른 종이 같은 게 눈에 띄었다. 난 처음에 책갈피인 줄 알았다. 그런데 자세히 보니 그것은 만 원권 지폐였다. ‘만 원의 행복’이 갑자기 찾아오는 순간이었다. 아마도 이 돈의 주인은 ‘직립보행’ 책방지기(아니면 책방지기의 부인, 책방지기가 부르는 애칭은 ‘보행이’)일 것이다.

헌책방 마니아라면 한 번쯤 겪는 특별한 경험 중 하나가 책을 펼쳐 보다가 책갈피처럼 꽂힌 지폐를 발견하는 일이다. 남들이 겪어본 일을 나도 경험해 본다. 책에서 주운(?) 돈을 주인에게 돌려줘야겠다.