리처드 파인먼의 삶 들여다보기

파인먼의 지도교수였던 휠러가 언급한 '현재'에 대한 정의라고 볼 수 있겠네요. 시간은 지금도 그렇지만 모든 지식인들, 특히 물리학자들이 쉽게 답하기 어려운 개념이라 봅니다. <파인먼 평전>의 전자 제임스 글릭이 이 '시간'의 정체를 탐구한 작업이 <제임스 글릭의 타임트레블>이 될 것 같습니다.

"휠러는 <이상한 나라의 앨리스>에서 하얀 여왕 White Queen이 앨리스에게 한 말을 인용하며 이야기를 마무리했다. "지나간 일밖에 모르면 기억력이 나쁜 거란다."", 207p, [프린스턴]중, 'Mr.X와 시간의 본질'중에서 물리학자의 입장에서 '현재'를 정의한 휠러는 이렇게 문학작품의 한 문장을 인용하며 마무리하는데요, 이 문장의 출처는 정확히는 <이상한 나라의 앨리스>가 아니라 <거울 나라의 앨리스>에서 앨리스가 하얀 여왕과 나누는 대화 속에서 가져온 것입니다.

이 우주론과 관련한 부분에서 잠시 멈추고 인용한 이유는, 서로 독립적으로 발달했던 입자물리학과 우주론이 60년대에 만나 화려한 꽃을 피우게 되었다는 내용을 읽은 것이 기억나서였습니다. 아인슈타인이 일반상대성이론을 발표한 1915년 이후, 1917년에는 일반상대론을 적용한 우주론적 연구 결과를 발표한다는 내용이 <우리 우주의 첫 순간>에 나오는데요, 우주론의 태동은 이 지점에서 시작하지 않을까 싶습니다. 이 책에 따르면, 1922년에는 러시아 물리학자 알렉산드르 프리드만이 아인슈타인의 장방적식에서 우주론적 풀이 가운데 우리의 우주와 가장 유사한 풀이를 얻어냈다고 하고, 1931년에 천주교 사제이자 물리학자인 조르주 르메트르는 '빅뱅'의 초기 아이디어를 자신의 논문에서 언급한 과학자로 알려져 있습니다. '모든 존재가 단 하나의 '원자' 붕괴에서 발생했다고 말이죠. 1940-50년대에 핵폭탄 개발 이후 전세계 공멸의 위험성을 인지한 과학자들이 핵무기 개발을 반대하고 원자력의 안전한 사용을 촉구하면서 입자물리학과 우주론으로 많이 진출한 정황을 <파인먼 평전>과 <우리 우주의 첫 순간>에서 읽을 수 있었습니다. 소련 핵무기 개발 프로그램에 주요 인물로 참여했던 안드레이 사하로프도 핵무기 확산 반대 및 대기권 핵실험 종식을 위한 행보로 전향한 후 입자물리학과 우주론을 연구했다고 하지요. 그이 1967년 논문에서 물질과 반물질이 비대칭적으로 존재하게 되려면 필요한 조건 세 가지를 언급하는데요, 여기에 이미 '우주급팽창'이론의 씨앗이 담겨있습니다. 물론 이 이론의 제창자라고 여겨지는 앨런 구스(Alan Guth)가 이 논문을 읽고 참고하지는 않았을 것 같습니다.

위에서 언급한 <우리 우주의 첫 순간>에 언급되는 우주급팽창 이론의 창시자 앨런 구스(Alan Guth)의 아이디어에 따르면, 기존의 빅뱅 이론이 해결하지 못했던 우주의 '평탄성 문제'와 '지평선 문제'를 잘 설명해줄 수 있다고 합니다. 위의 인용문에서 언급된 초기 우주론자들의 생각과 달리, 우주는 평평하다고 해석되고, 이를 위한 여러 조건들을 우주급팽창 이론이 잘 설명해주고 있다는 의미로 이해했습니다.

1940년대에 파인먼과 휠러, 스승과 제자가 머리를 맞대고 고민한 문제가 우주의 기원과 관련한 연구에도 닿았다는 점이 흥미롭네요. 두 사람이 상정한 '흡수체'라는 대상을 우주론에 적용하면 우주의 절반 가까이 차지한다고 예상되는'암흑물질'과 관련이 있지 않을까 궁금하네요.

이 발언은 '다중우주'에 대한 언급으로 보입니다. 이 부분이 놀라웠던 것은, 댄 후퍼의 책 <우리 우주의 첫 순간>에서 1987년에 물리학자 스티븐 와인버그가 제안한 가설을 언급하는 대목 때문입니다. 이 논문에서 와인버그는 "우주의 진공에너지 밀도는 우리가 그 안에 살고 있다는 사실을 고려할 때 설명될 수 있다고 주장했다."(293)고 합니다. '현대의 다중우주 아이디어는 이렇게 탄생했다'라고요. 하지만 파인먼의 일화를 보면 이미 1940년대에 휠러와 파인먼이 다중우주가 존재해야할 가능성에 대해 인지하고 있었다는 말이 됩니다. 와인버그와 같은 정교한 이론으로 다듬어지지 않았을지라도, 그 아이디어는 이미 20세기 초반에 정상급 과학자들 사이에서는 논의가 되었다는 말입니다.

책을 아직 많이 읽지 않은 상태에서 어떤 내용일 것이라고 상상하세요? 혹은 어떤 내용을 접하기를 기대하세요?

한 사람의 일대기를 다룬 평전이고, 파인먼에 대한 몇 가지 일화를 알고 있어서 보다 익숙한 느낌입니다. 저자 제임스 글릭이 문학과 언어학을 전공한 저널리스트라서 그런지 과학사적인 이해와 조사도 대단하지만, 여러 가지 사회 문화적 배경과 시대상을 종합적으로 담아내기에 적격이란 인상을 받았습니다. 이런 이유로, 20세기 미국 사회의 단면을 한 과학자의 삶을 따라가며 살펴볼 수도 있을 것 같아 기대 하며 읽고 있습니다. 또 현대 물리학의 두 기둥인 상대성이론과 양자역학을 구축한 장본인들과 젊은 물리학자로서 직접 교류하고 상호작용한 인물의 에피소드가 흥미진진하네요. 다만 분량이 상당해서 서둘러야 겠습니다.

파인먼의 공부 방법에 대한 설명이 인상적입니다. 자신이 아는 것과 모르는 것을 분명히 구분하여 점검해보는 일, 기존의 지식을 의심하고 직접 의미와 본질을 파악해보는 일 등으로 요약해볼 수 있을 것 같은데요, 이 작업이 사실 얼마나 어려운 일인지 상상이 갑니다.

역사적인 과점에서 2차 대전이 1차 대전과 다른 점이 있다면, 과학기술이 국가주도의 R&D사업에 통합되고 전장에서 큰 영향력을 발휘한 점이라 볼 수 있을 것 같습니다. 당시에 맨해튼 프로젝트와 같은 국가주도의 거대 프로젝트를 통해 원자력 시대가 본격적으로 시작되었고, 레이더와 각종 무기, 비행기 등의 기술 개발에 국내외의 인재들이 모여 총력전을 이룬 것이 큰 특징이라고 할 수도 있겠지요. 20세기의 역사를 고려할 때 과학기술의 역사를 배제할 수 없는 이유이기도 할 것 같습니다. 또 달리 보면, 제2차대전 이후로 국가주도의 사업에 과학자의 영향력이 (특히 미국에서) 크게 부상했던 시기가 아닐까 싶습니다. 과학이라는 지식의 형태가 갖는 잠재력과 영향력에 대해, 그리고 진보라는 신념에 힘을 실어주고 이에 잘 부합했던 분야가 아닐까 싶기도 합니다.