리처드 파인먼의 삶 들여다보기

싱글챌린지로 왜 이 책을 왜 선택했나요?

올 여름에 영화 <오펜하이머>를 극장에서 두 번 보았습니다. 한 번은 IMAX영화관에서 보았는데요, 원자폭탄 실험인 '트리니티 테스트'를 준비하고 이를 구경하던 과학자들의 모습이 기억에 남았습니다. 이 중에서 선글래스를 안쓰고, 유리가 자외선을 막아준다는 이유로 차 안에 앉아 맨눈으로 관찰했던 유일하고 별난 과학자가 리처드 파인먼이었습니다. 테스트 성공 후 봉고드럼을 치고 환호했던 인물이기도 하지요. 파인먼 옆에서 선글래스를 끼고 두텁게 선크림을 발랐던 에드워드 텔러의 모습과도 대비가 되었습니다. 맨해튼 프로젝트 당시에 파인먼의 일화를 조금 들어본 적이 있어서 흥미로웠습니다. 특히 이 프로젝트에 참여했던 과학자들에 대한 일대기 같은 것도 차례로 읽어보고 싶은 생각이 있는데요, 이번 영화의 원작이었던 <아메리칸 프로메테우스>뿐만 아니라 <페르미 평전>, <미래에서 온 남자 폰 노이만>, <젊은 아인슈타인의 초상>, 그리고 맨해튼 프로젝트에 참여한 인물은 아니지만 파인먼의 우상이었던 디랙의 평전 <폴 디랙>, <원자폭탄 만들기>와 같은 책들을 읽어보고 싶어졌습니다. 이 과정의 첫 책으로 <파인먼 평전>을 선택한 이유는 과학자 가운데 대중에게 보다 잘 알려진 인물이기도하고, 무엇보다 <카오스>라는 책으로 '나비 효과'를 전 세계에 알렸던 과학저술가 제임스 글릭이라는 점 때문이기도 합니다. 지금 보니까 이 책이 미국 내에서만 100만 부 이상 판매된 책이네요^^; 또 시의성 있는 주제인 '정보'에 초점을 맞춘 제임스 글릭의 <인포메이션>도 추후 읽어보고 싶습니다. 다시 <파인먼 평전>으로 돌아오면, '천재'라고 불리는 인물의 어린 시절 이야기는 흥미롭지만 요즘 저의 관심사는 아닙니다. 다만 역사적인 관점에서 맨해튼 프로젝트 당시의 일들이 궁금해졌고, 그 가운데 파인먼을 중심으로 시작해보자는 생각이 들었습니다. 책은 우선 처음부터 시작하기 보다는 가장 관심을 갖고 있는 부분인 맨해튼 프로젝트와 관련한 부분부터 읽으려고 합니다. 파인먼이 이 프로젝트에 참여하게 된 경위부터 들여다보고자, 그의 프린스턴 대학원시절부터 읽기 시작했습니다.

나중에 읽어보고 싶은 책들을 개인적인 관심사에 따라 모아보았습니다.

프린스턴에서 파인먼의 박사학위 지도교수였던 존 아치볼드 휠러 John Archibald Wheeler가 양자 물리학의 창시자 가운데 한 명인 닐스 보어에게 사사를 받았군요. 그러면 파인먼은 보어의 '학문적 손자'라고 볼 수 있겠습니다. 흥미로운 건 45년에 처음 원자폭탄 실험이 이루어지는데 이론이 정립되기 시작한지 채 10년도 안된 기술이었다는 점입니다. 전쟁과 이데올로기 대립의 상황으로, 이 기술에 대해 충분한 고민과 토론이 이루어지지 못하고 대립하는 집단을 살상하는 도구로 사용되었던 것이 아닌가 싶습니다. 위키 피디아에 따르면, 실험적으로 핵분열을 관찰한 것이(1938년 12월) 독일 화학자 오토 한과 프리츠 스트라스만이라고 나오네요. 또 이를 이론적으로 설명했던 인물이 (1939년 1월) 독일 화학자 리제 마이트너와 그녀의 조카 오토 로버트 프리슈라고 나옵니다. 파인먼의 두 스승인 보어와 휠러는 이 현상을 이론적으로 설명하려고 했던 또 다른 그룹이라고 볼 수 있겠군요. 이로부터 불과 7-8년 후, 인류는 핵폭탄을 보유하게 되고 인류 공멸의 가능성을 갖게 되었다는 사실을 알고나니 책 읽기가 훨씬 흥미로워집니다.

핵분열(nuclear fission)에 관한 관련 자료 https://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_fission#:~:text=Nuclear%20fission%20is%20a%20reaction,energetic%20standards%20of%20radioactive%20decay. "Nuclear fission is a reaction in which the nucleus of an atom splits into two or more smaller nuclei. The fission process often produces gamma photons, and releases a very large amount of energy even by the energetic standards of radioactive decay."

검색해보니 파인먼과 지도교수 휠러에 관한 책도 있네요. 나중에 읽어보고 싶네요. 특히 휠러는 (이름만이라도) 대중에게 잘 알려진 '웜홀'과 '블랙홀'에 대한 이론을 개발하는 데 공헌한 과학자라고 합니다. 흥미롭네요! <파인만과 휠러의 만남, 양자미로 > 폴 핼펀 (지은이),노태복 (옮긴이)승산2019

책을 받아든 첫인상은 어땠나요?

예상보다 책이 두꺼운 느낌인데요^^; 한 사람의 생애가 들어 있는 평전이다보니 그렇겠지요. 다른 평전류의 도서도 비슷한 것 같고요. 파인먼에 관한 에피소드 몇 가지를 알고 있어서 이 책에도 나오지 않을까 싶습니다. 다행히 글자와 행간이 충분히 커서 읽기에는 부담을 주지 않네요. 또 개인적인 취향이긴 하지만, 도서의 표지로 사진을 사용하는 것은 마음에 안들 때가 많습니다. 파인먼에 관한 다른 도서에는 보다 젊고 의욕에 넘치는 파인먼의 사진이 표지로 많이 사용되었다면, 이번 평전은 노년의 파인먼 사진이라 특히 인상적입니다. 사진 속 파인먼의 눈매가 깊고 부드러운 인상을 주네요. 지나온 삶을 반추하는 듯한 눈빛과 분위기가 평전의 표지로 어울린다는 생각이 듭니다.

파인먼이 프린스턴에서 대학원을 시작했던 1939년 즈음, 소위 '양자역학'은 어느 정도의 이론이 정립되었다고 볼 수 있습니다. 당시 양자역학 분야의 스타였던 영국의 과학자 폴 디랙은 전자의 정체에 대해 골머리를 앓고 있었던 정황이 보이네요. 전자의 반지름에 대한 정보가 규정되지 않아서 전자가 갖는 에너지, 혹은 전자가 미치는 효과(?)를 계산하지 못했던 모양입니다. 이 문제와 연관된 것이 '장field'에 대한 개념을 어떻게 이해하는가의 문제 같습니다. 지난 세기(19세기)에 마이클 패러데이와 제임스 맥스웰이 실험과 이론적으로 고안하고 도입한 이 '장'개념을 어떻게 이해하고 다루어야 할지에 대해서도 갈피를 잡지 못하고 있었던 것 같네요. 전자가 장을 매개로 힘을 전달하는가, 아니면 직접 상호작용하는가 등에 관한 이론적인 문제가 30년대 후반과 40년대 초반의 천재물리학자들이 고민하던 문제 중 하나로 보입니다. 과학사적으로 흥미롭습니다. 구체적인 정황은 잘 이해를 못하겠지만요. 또 전기역학 수식과 관련한 문제, "0으로 나누기 오류"(division by zero)는 SF작가 테드 창이 자신의 작품집 <당신 인생의 이야기>(엘리, 2016)중에서 '0으로 나누면'이라는 제목의 작품을 떠올리게도 합니다. 이 작품에서는 순수 수학 분야에서 '0으로 나누기' 상황과 관련한 문제가 나옵니다. 특히 뛰어난 수학자가 자신이 완벽하다고 믿었던 수학 체계에 근본적인 오류(수학자에게는 하나의 거대한 파국적 사건)를 발견한 후 신념이 흔들리는 상황과 부부 사이가 결코 가까워질 수 없는 삶의 문제와 결부되어 탄생한 놀라운 작품이었습니다. '0으로 나누기 오류'의 문제는 특이점(singular point)와 관련이 있다고 할 수 있겠는데요, 물리학 분야에서 본질적으로 본질적으로 동일한 주제(0으로 나누기 오류)를 물리학 분야에서 다룬 단편 소설도 있습니다. 바로 벵하민 라바투트의 단편집 <우리가 세상을 이해하길 멈출 때> 중에서 '슈바르츠실트 특이점'이라는 작품입니다. 물리학자 슈바르츠실트 역시 아인슈타인의 방정식에 대한 답을 구하다 하나의 '파국'을 경험합니다. 바로 특이점이라는 이름으로 일반화될 수 있는 블래홀의 존재를 이론적으로 계산해낸 것인데, 이 특이점의 특징은 다른 표현으로 정리하면 '정의될 수 없는 지점'을 의미하기도 합니다. 슈바르츠실트에게 특이점의 발견은 지적 파국의 순간이 있었던 것인데, 테드 창에 등장하는 수학자나 벵하민 라바투트의 소설에 나오는 물리학자나 모두 정의할 수 없었던 지적 파국의 순간과 만나는 모양새를 보입니다. 바로 이 당황스러운 경험을 물리학사에서는 1930년대와 40년대의 물리학자들이 경험했을 것이라 상상해봅니다.

파인먼이 프린스턴 대학원 시절, 수학과 학생들과 어울리며 갖가지 엉뚱한(?) 실험들을 한 에피소드가 등장합니다. 훗날 세계적인 통계학자가 되는 존 튜키(John Tuckey)와 인간의 시간측정 능력을 실험해보는 등 엉뚱한 시도를 직접 해봅니다. 엉뚱한 괴짜들이긴 하지만 여기에서 대상/현상에 대해 지식을 알아내는 중요한 방법론을 보여줍니다. 하나는 '발견적인 학습법'인데요, 자신의 신체나 주변의 사물을 이용하여 직접 체험해보기를 주저하지 않습니다. 이는 '시행착오'를 통한 경험론적인 앎의 획득방식이라고 볼 수 있겠네요. 파인먼에 대해 다른 책에서 보았던 '경험적 연구 방법론'은 아마 이보다 더 어린 시절에 형성되고 체득되었을 것이란 생각이 듭니다. 또 다른 하나는, 학습 방식의 유희적 성격입니다. 놀이적 요소를 통해 지식을 얻는 것인데, 이는 앞에서 언급한 '경험적 방식, 시행착오'와 짝을 이루긴 합니다. 중요한 것은 미지의 대상에 대해 호기심을 갖고 주도적이고 자발적인 참여로 무언가를 알아내려는 욕구가 상당하다는 점입니다. <파인먼 평전>의 원제가 <Genius>인데, 천재 과학자로 불리는 한 사람의 천재성에는 이런 경험적 발견법/유희적 학습 방식도 있지 않을까하는 생각도 들었습니다. 이로부터 현재 아이들에게 제공되는 교육방식(영재 교육)에 대한 것들도 생각해볼 수 있을 듯합니다. 너무나 잘 짜여진 커리큘럼이 아이들에게 제공되다보니, 아이들은 주어진 커리큘럼에만 익숙한, 배우는 기계가 되어가는 것은 아닌지 모르겠습니다. 아이들이 스스로 옆길도 새어보고 실수도 하면서 새로운 발견을 할 수 있는 기회가 많지 않을테니까요. 답이 있는, 주어진 문제들 잘 푸는 문제 풀이 기계를 만드는 교육은 아닌지 하는 생각도 해봅니다. 파인먼이 호기심을 가지고 무언가를 알아내는 과정이 시사하는 바가 많다고 느낍니다.

이 주제는 파인먼이 대학원 시절 전자와 장의 개념을 통찰할 때 고민했던 여려 실마리가 되는 개념 중 하나라고 여겨집니다. 이 전자와 장에 대한 고찰이 이후에 휠러 교수와 함께 생각했던 시간의 대칭 관련한 내용으로 이어지는 과정이 (정확히 이해는 안가지만) 흥미롭습니다. 또 파인먼의 연구방식 가운데 특징 한 가지는, 자신이 생각해낸 아이디어를 곧바로 동료와 교수에게 공개하여 평가를 받는 다는 점입니다. 칼 포퍼가 말한 과학의 '반증가능성'에 대한 일상적이고 구체적인 예시가 아닐까 싶습니다. 자신이 생각해 낸 아이디어를 보다 완전해질 때까지는 공개하지 않고 벼리고 있는 성격이 있는가 하면, 파인먼은 아이디어를 곧바로 공개하고 집단 지성의 상호작용 속에 자신의 아이디어를 검증하고 이론을 단단하게 만들어갈 수 있는 여지를 수용하고 있다는 인상을 받습니다. 경쟁이 심한 학계에서 흔히 볼 수 있는 연구방식은 아닌 것 같습니다.

이 상황은 파인먼이 대학원생이던 1941년 2월, 지도교수인 휠러와 개발한 '흡수체'이론에 대해 학과 세미나 시간에 당시 물리학의 거장들 앞에서 처음 발표한 상황을 흥미롭게 보여줍니다. 인정사정없이 면박 주기로 유명한 파울리가 애송이 대학원생 파인먼을 면박주려고 공격했는데, 아인슈타인이 파인먼의 이론을 긍정적으로 옹호하는 대목에서 나온 대화입니다. 이렇게 물리학자는 단련되고 성장하는가 보네요.

표지의 디자인은 어땠나요?

책을 받은 첫 인상에 대해 위에 간단히 쓰긴했는데요, 개인적인 취향은 책표지로 사진을 그다지 좋아하지 않는 편입니다. 특히 책의 주제외 관련이 있는 사진이라고 해도 어울린다고 느낀 경우가 많지는 않았거든요. 다만 <파인먼 평전>이 한 과학자의 삶에 초점을 맞추어 종합적인 면모를 연대기별로 보여다보니 인물의 노년 사진이 남다르게 다가옵니다. 천재적인 면모와 바람둥이 같은 시절, 호기심 천국인 과학자 등의 이미지를 다시 떠올려보기도하고 파란만장한 삶을 살아왔을 파인먼의 삶을 표지 사진이 보여주는 듯합니다. 눈매는 부드러워지고 깊어진 눈을 하고 있는 듯한 초상 사진이 마음에 들었습니다.