물리학읽기

3.2일雨제1일D-29 양자중력의이상한세계에대하여 양자중력연구에서나타나는오늘날의세계상에대해 공간의알갱이구조 미시적규모에서시간의사라짐 빅뱅물리학 블랙홀의열의기원 물리학의토대에서정보가하는역할 물리학의관점에서바라본실재의광경의아름다움 ~p.13

3.3월D-28제2일雨 기원전5세기밀레토스에서는탈레스그의제자아낙시만드로스헤카타이오스그리고그들의학파들이대답을구하는다른길을찾는다 밀레토스학파는판타지나고대신화종교에서답을구하는대신에관찰과이성비판적사고를사용 전설에따르면헤라클레스는테나로곶에서하데스로내려갔다고한다 헤카타이오스는테나로곶을찾아가하데스로가는지하통로나다른길이없다는것을확인하고서전설이거짓이라고판단을내린다 이것은새로운시대의새벽을알리는일이된다 밀레토스는철학과자연과학그리고지리적역사적연구의요람인도시 지중해시대와근대의모든과학과철학의전통이기원전6세기밀레토스의사상가들의사색속에결정적인뿌리를내리고있다 이찬란했던밀레토스는곧비참한종말을맞는다 페르시아제국의침략반제국봉기의실패에이어기원전494년도시는무참히파괴되고주민들이노예로끌려간다 아테네에서는시인프리니코스Phrynichus가<밀레토스의함락>이라는비극을썼다 20년뒤그리스인들은페르시아의위협을물리친다 밀레토스는재건되어다시인구가늘고상업과사상의중심지지위를되찾아그사상과정신을다시한번빛낸다

레우키포스Leukippos(BC440~?)는《대우주론The Great Cosmology》라는책을썼다 레우키포스는기원전450년밀레토스를떠나압데라에도착하여과학과철학의학파를세우고곧이어한젊은제자를받아들이게되는데이후모든시대의사상에이젊은이의긴그림자가드리워지게된다 그가바로데모크리토스Democritus(BC.460-BC.380)다 이두사상가가함께고대원자론의장엄한대성당을짓는다 데모크리토스는그의스승레우키포스와함께고대원자론의방대한체계를세웠다 세네카(BC.54-AD39)는그를"고대인중가장명석한이"라고불렀다 키케로역시... 레우키포스와데모크리토스는만물을이루고있는일종의근본물질을생각해냈다 밀레토스인중아낙시메네스(BC.585-BC.525)는이근본물질이응축되거나희박해짐으로써세계를구성하는한원소에서다른원소로바뀐다고생각 ... 데모크리토스체계의기본발상은단순 우주전체는끝없는공간으로이루어져있으며그속에서무수한원자들이돌아다닌다 공간은한계가없다 위도아래도없다 중심도경계도없다 원자들은모양외에는그어떤성질도갖지않는다 무게도맛도색도없다 원자는나눌수없다 실재의기본알갱이로서더이상나눌수없다 모든것이이알개미로이루어져있다 원자들은공간숙을자유로이돌아다니다가서로부딪힌다 서로붙기도하고서로밀치고당기기도한다 비슷한원자들은서로끌어당겨모인다 이것이세계의짜임이다 이것이실재다 그밖의모든것은원자의이러한운동과조합이무작위로우연히만들어낸부산물일뿐이다 세계를이루는무한히다양한물질들도오로지원자의이러한조합에서파생된것 원자들이응집할때유일하게중요한것은원자의모양과배열그리고그것들이조합되는순서 한없이다양한세계도기본적인원자들을조합해서만들어진다 원자들의끝없는춤에는완결도목적도없다 자연계의다른모든것들처럼우리도이무한한춤의수많은산물중하나 그러니까우연한조합의산물 자연은끊임없이형식과구조를실험 그리고우리는다른동물들처럼무궁한시간에걸친무작위의우연한선택의산물 우리의삶은원자들의조합이며우리의생각은미세한원자들로이루어져있고우리의꿈은원자들의산물 ..후략.. 이러한비전을토대로데모크리토스는방대한체계를설명하는수십권의책을써물리학철학윤리학정치학우주론을다룬다 그는언어의본질종교인간사회의기원과그밖의디른많은주제들에대해쓴다 이책들은모두소실되었다 ..중략.. 데모크리토스는자연주의적명확함으로신화적사고의잔재들을일소하여계몽된자연에면밀한주의를기울인다 그리고이를인간성에대한진지한숙고와삶에대한깊은윤리적관심과결합 이는18세기계몽주의의가장좋은측면들을2천여년이나앞서얻은일 플라톤과아리스토텔레스는데모크리토스의생각에맞서싸웠다 그들은다른사상을옹호하느라그렇게했던것 두사람모두데모크리토스의자연주의적설명을거부했고목적론적으로세계를이해하려는시도를옹호 그러니까일어나는모든일에는목적이있다고믿는것 이런방식의생각은자연을이해하는데효과적이지않다는사실이이후의역사를통해드러난다 그들이세계를좋음과나쁨의견지에서이해하려고한것은인간과무관한문제들과인간적인주제들을혼동했던것 아리스토텔레스는데모크리토스의사상에관해폭넓게이야기한다 플라톤은한번도데모크리토스를인용하지않지만오늘날학자들은이것을의도적인선택으로봄 플라톤의여러텍스트에는데모크리토스의사상에대한비판이은연중들어있다 플라톤은《파이돈Phaidon》의한구절에서소크라테스로하여금모든 '자연학자들'을비난하게하는데이는이후지속적인반향을불러일으킨다 플라톤은'자연학자들'이지구가둥글다고설명했을때지구가둥근것이뭐가'좋은'건지지구의둥글음에무슨유익이있는지를알고싶었고그때문에싫어했던것이라고불평을한다 《파이돈》의소크라테스는어떻게해서처음에는자연학에열광했다가결국환멸을느끼게되었는지를자세히이야기한다 -중략- 위대한플라톤도여기서는정말로헛짚고말았다 ~p.27

3.4화제3일D-27 데모크리토스는물질이연속적으로이어진덩어리일수없다는것을알아차렸다 ᆢ중략ᆢ 화학물질들은몇가지원소들의조합으로구성되어있으며주어진정수비에따라형성 화학자들은물질이원자들의일정한조합으로이루어진분자들로구성된다는발상을고안해냈다 .. 지난세기초만해도원자가설을믿을만하다고여기지않은과학자철학자가많았다 그중에는저명한물리학자이자철학자인에른스트마흐1838-1916가있다 그는공간에대한아이디어로아인슈타인에게큰영향을준사람 비엔나왕실과학원에서물리학자루트비히볼츠만1844-1906의강의가끝나자마흐는"나는원자가존재한다고믿지않는다"라고공공연히선언했다 이때가1897년 마흐처럼다른많은이들도화학적표기법을그저화학반응법칙을요약하는관례적방법이라고이해 수소원자두개와산소원자하나로이루어진물분자가실제로존재한다고는생각하지않았다 그들은'원자는보이지않는다 그리고결코보이지않을것이다 그래서결국원자의크기가얼마가될것인가'라고말하고물었다 물질이원자로이루어져있다는소위'원자가설'의결정적증명을보기위해서는1905년까지기다려야했다 레우키포스와데모크리토스의원자가설의결정적인증명은베른의특허사무소직원으로일하며생계꾸리던25살의반항적이고침착성없는청년아인슈타인에의해이루어졌다 저명한물리학학술지인<물리학연보>에보낸논문세편중첫논문에는원자가존재한다는결정적인증명이담겨있었고원자들의크기가계산되어있었다 2300년전에레우키포스와데모크리토스가제기한문제를결정적으로마감한것 아이디어는놀랍도록간단한것 ... 유체속에서입자의이런운동을'브라운운동'이라부른다 19세기에이러한현상을상세히기술한생물학자로버트브라운1773-1858의이름을딴것 공기분자의수는엄청나게많다 평균적으로입자의왼쪽에서부딪히는횟수만큼오른쪽에서도부딪힌다 만일공기분자가무한히작고무한히많다면오른쪽과왼쪽의충돌효과는균형을이루어매순간상쇄될것이고결국입자는움직이지않을것 그러나분자들의크기가유한하기때문에그래서무한한수가아니라유한한수로있기때문에요동Fluctuation이생기게된다 다시말해충돌이정확히균형을이루지않는것 오직평균적으로만균형을이룰뿐 분자들의수가아주적고크기는크다고상상해보자 입자는이따금씩만충격을받고..생략..실제로약간의수학만있으면관찰되는입자의움직임의크기로부터분자의크기를역산할수있다 아인슈타인이25살나이에한일이그것 유체속에서표류하는입자들을관찰하고그것들이얼마나표류하는지즉얼마나벗어나는지측정해서그는데모크리토스의원자물질을이루는기본알갱이의크기를계산해낸다 그리고데모크리토스의통찰이정확했다는것을2300년이지나서야증명한다 물질은알갱이로되어있는것 디오게네스라에르티오스의기록에따르면데모크리토스의저서들은다음과같다 <대우주론><소우주론>우주지 행성에관하여 자연에관하여 인간의본성에관하여 지성에관하여 감각에관하여 영혼에관하여 맛에관하여 색에관하여 원자의다양한움직임에관하여 형태변화에관하여 천체현상의원인들 대기현상의원인들 불과불타는것에관하여 청각현상의원인들 자석에관하여 씨앗과식물과열매의원인들 동물에관하여 하늘에대한기술 지리학 극에대한기술 기하학에관하여 기하학적실재들 원과구의접선에관하여 수론 무리수선분과입체에관하여 투영 천문학 천문표 광선에관하여 반사된상에관하여 리듬과하모니에관하여 시에관하여 노래의아름다움에관하여 화음과불협화음에관하여 호메로스에관하여 표현과언어의정확함에관하여 말에관하여 이름에관하여 가치에관하여또는미덕에관하여 현자의특징이되는성향에관하여 의학 농업에관하여 그림에관하여 전략론 대양의주항 역사에관하여 칼데아의사상 프리기아의사상 바빌로니아의신성문헌에관하여 메로에의신성한문헌에관하여 질병으로인한열과감기에관하여 아포리아에관하여 법적문제들 피타고라스 추론의규준에관하여 <확증> <윤리의논점들> <행복에관하여> 이모든것이소실되었다 아쉽게도우리에게남겨진것은데모크리토스의원본이아니라아리스토텔레스가재구성한것들 그러나일신교가지배했던수세기동안의시대는데모크리토스의이성적이고유물론적인자연주의가살아남는것을허락지않았다 390-91년테오도시우스황제가기독교를제국의유일하고의무적인종교로선언하는칙령을내린이래로이교도를잔인하게탄압하는시대가이어졌다 아테네와알렉산드리아에있던고대의학교들은폐쇄되고기독교교리에맞지않는모든문서들이방대하고조직적으로파괴된다 기독교는비록이교도이지만영혼의불멸을믿었던플라톤과아리스토텔레스는용인할수있었다 그러나데모크리토스는아니었다 하지만그재앙속에서도문헌하나가살아남아우리에게온전히전해졌다 그것은라틴어시인루크레티우스BC.99-BC.55의웅대한시《데레룸나투라De rerum natura(사물의본성에관하여 혹은우주의본성에관하여)》이다 루크레티우스는데모크리토스의제자의제자인에피쿠로스BC.341-BC.271의철학을고수한다 에피쿠로스는과학적문제보다는윤리적문제에더관심이있었으며데모크리토스만큼의사상적깊이는없었다 때로그는데모크리토스의원자론을피상적으로해석하기도한다하지만자연세계에대한그의시각만큼은기본적으로압데라의대철학자의시각이다 루크레티우스는에피쿠로스의사상과데모크리토스의원자론을시로옮겼다 그리하여이심오한사상이암흑시대의지적재아므로부터살아남을수있었던것 루크레티우스는원자바다자연하늘에대해노래한다 ᆢ중략ᆢ 루크레티우스에게종교란무지이며이성은빛을밝히는횃불이다 루크레티우스의문헌은수세기동안잊혀졌다가1417년1월독일의한수도원도서관에서인문주의자포조브라치올리니에의해발견된다 포조는여러교황을모신비서였는데고대의서접을열성적으로찾는사람이었다 퀸틸리아누스의책비트루비우스의건축논고등의재발견외에포조의가장큰업적은루크레티우스를재발견한것 포조가발견한책은소실되었지만친구인니코로니콜리가만든사본은피렌체의라우렌시오도서관에지금도보존되어있다 《사물의본성에관하여》의재발견은이탈리아와유럽의르네상스에깊은영향을미쳤고그메아리는이후갈릴레오1564-1642에서케플러1571-1630를거쳐베이컨1561-1626에서마키아벨리1469-1527에까지이르는저자들의글에서도직간접적으로울려퍼졌다 셰익스피어의작품이나몽테뉴의수상록은차치하고루크레티우스의직접적인영향은뉴턴1643-1727과돌턴1766-1844과스피노자1632-1677와다윈에게까지나아가아인슈타인에게까지이른다 유체속에잠겨있는미세입자들의브라운운동이원자의존재를드러낸다는아인슈타인의바로그아이디어느누크레티우스에게까지거슬러올라갈수있다 아인슈타인은데모크리토스가처음착상하고루크레티우스가제시한생생한증거를되살려서그것을수학으로옮겨원자의크기를계산해내으로써아주견고하게만들었던것 가톨릭교회는루크레티우스를금지시키려고시도했다 1516년12월피렌체종교회의에서는학교에서루크레티우스를읽는것을금지했다 1551년트리엔트공의회에서는그의서적을금서로지정했다 그러나너무늦은일이었다 중세기독교근본주의가없애버렸던세계관전체가재등장했고이제유럽은다시눈을뜨고보게되었다 ... 단테가훌륭하게노래한중세의우주질서는당시유럽사회의위계가반영된우주의영적이고위계적인조직을바탕으로해석된것 우주는지구를중심으로한구형의구조이고지구와하늘사이에는건널수없는거리가있으며모든자연현상들은목적론적이고은유적으로설명된다 하느님을경외하고죽음을두려워하며자연에는관심을기울이지않는다 사물에우선하는형상들이세계의구조르결정한다고생각하고지식의원천은오지켸시와전통뿐이라고생각한다 그러나루크레티우스가노래한데모크리토스의세계에는이러한것들이없다 신들에대한두려움이없고세계에는종말도목적도없다 우주에는위계가없고지구와하늘사이에도아무런구별이없다 그는자연에대한깊은사랑속에평온하겍파져들어우리가자연의깊은한부분이을인식한다 ... 그리고데모크리토스의세계에는특별한개념적도구들도있다 나중에갈릴레오케플러뉴턴이바로그도구들로이론을세우게된다 공간속의자유로운직선운동이라는아이디어원소가되는물체들이존재하고그것들이상호작용하여세계가만들어진다는아이디어공간이세계를담는용기와같다는아이디어가그도구들 그리고사물의가분성에는한계가있다는간단한아이디어가있다 세계가알갱이로이루어져있다는것 데모크리토스의이아이디어는원자가설의뿌리가되지만양자역학으로더강력한힘으로돌아올것이고양자중력의중추가되어다시금더강력해질것이다 르네상스자연주의에서부터나타나기시작한모자이크조각들을맞추는법을처음으로알아내어데모크르토스의웅대한시각을엄청나게강력한형태로근대사상의중심부에복구해낸사람은한영국인 전세대에걸쳐가장위대한과학자인뉴턴 ~p.43