[그믐북클럽] 8. <미래에서 온 남자 폰 노이만> 읽고 알아가요

양자역학의 시대의 노이만은 이제 천재소년에서 걸출한 물리학의 혁명을 이끄는 선두주자가 되었습니다. 노이만의 양자역학은 1과 0으로 단절된 디지털세계가 구현 못하던 한계를 극복하고 훨씬더 우리가 살고있는 현실에 가까운 개념까지 폭을 넓혔습니다. 괴팅겐대학은 오펜하이머에서 처음 알게되었는데, 나치주의로 인해 독일의 과학이 몰락하고 미국으로 중심이 이동했던 것을 보고 느꼈습니다.다양성과 자율성을 무시하는 전체주의가 국가의 쇠락을 만들수 있다는 역사적 사실을 간과하지 말아야 할 것 같습니다.

3-1. 힐베르트, 하이젠베르크, 슈뢰딩거, 폴 디랙, 위그너, 헤르만, 벨, 봄, 에버렛 그리고 노이만까지. 노이만의 기여는 노이만이 아닌 이야기들을 통해 더 잘 드러났네요. 양자역학에 대해 아주 가벼운 정도의 호기심만 갖고 재미있게 읽은 장이었습니다만, 역시 에르빈 슈뢰딩거의 말(p.72)처럼 제가 수학을 조금만 더 잘했다면 학계에 기여까지는 아니라도 인생이 훨씬 편했을 텐데 .. 생각했습니다. 우주와 섭리의 언어가 수학이구나 .. 그러니 이해가 벅찰 수 밖 에요 :)

3-1 "과학과 사람들"에서 제작하는 팟케스트 "과학하고 앉아있네"를 수년간 청취하고 있고, '다행히도' 양자역학에 대해 자주 다뤄준 덕에 최소한 용어에 대해서는 많이 들어봤습니다. 책에서 소개된 몇 몇 일화들도 어디선가 들어본 것 같았고요. 하지만... 찬찬히 (어느 정도만이라도) 이해하고 싶었지만 높은 절벽만 재확인하고, 마음을 고쳐먹었습니다.(당대의 과학자/수학자들도 갑론을박하는 주제인데요, 뭘...) 무엇보다 노이만이라는 대학자의 신중함이 남는 대목이었던 것 같습니다. 실험이 이론대로 보여주는 상황에서도 그것이 이론이 증명되었다고 보지 않는다는 구절은 역시 수학자다운 자세인 것 같습니다. 그리고 사실 3장을 읽으며 가장 흥분되었던 순간은 (아이러니하게도) 마지막장을 읽으며 드디어 양자역학의 강을 넘겼다(not 넘었다)는 것과 노이만이 괴팅겐의 동료들과 재회의 기쁨을 나누는(다음 장의 제목 "맨해튼 프로젝트와 핵전쟁"도 보이고...) 장면이었습니다.

3-1 양자역학을 설명하고자 하는 많은 학자들이 이론이 놀랍네요. 제대로 이해되는 것은 없지만 이런 이론을 반박, 옹호하면서 또 다른 이론이 만들어지는 과정이 대단합니다. 수 많은 학자들의 학구적인 노력으로 오늘날의 과학이 더 나아진 것 같아요. 그 중심에 수학자인 노이만의 영향력이 크게 작용한것 같아요. 복잡한 이론이 에 세상을 살아가는데 뭐가 중요한가 싶었어요. 그런데 독일이 독제체제로 유태인계 교수들을 대거 쫓아낸 결과를 보고 학문의 공백으로 독일의 과학의 퇴보를 확인함으로 중요성을 깨닫게 되었네요. 현재 미국이 모든 면에서 앞서는 이유가 유럽에서 건너온 인재들을 적극적 영입한 것에 기인했네요. 우리 나라도 똑똑한 인재를 적극 키워야 하는 이유를 새롭게 깨닫게 되었습니다.

3-1 수학 역사상 가장 골치 아픈 문제를 해결하며 이미 수학계에 이름을 알렸던 노이만은 그의 저서 『양자역학의 수학적 기초』에서 닐스 보어의 설명을 언급하며 기존 학문을 자신만의 언어로 바꾸는 모습이 넘 매력적인 3장입니다. 친구 위그너, 앨런 튜링, 독일의 여성 수학자 그레테 헤르만, 에미 뇌터 등 대거 등장. 3장 마지막의 수학자 힐베르트의 죽음이 인상적인 챕터였습니다

노이만과 앨런 튜링의 만남과 교류가 참 인상적이었습니다. 노이만의 "양자역학의 수학적 기초"를 정말 재밌게 읽고 하나도 어렵지 않다고 말한 소년 앨런 튜링. 그의 비극적인 삶이 떠올라서 그런지 더 애틋한 기분이 드네요.

GPS(위성항법장치)와 컴퓨터칩, 레이저, 그리고 전자현미경 등이 하이젠베르크의 행렬역학과 슈뢰딩거의 파동역학의 연결고리를 찾아낸 노이만에 의해 기반을 만든거라니.. 미래에서 온 남자 맞네요~~~

어렵게 읽었어요..이해 못하는 부분은 그저 받아들이기로 체념하고 읽었달까요..

역시나 과학적 수학적인 이야기가 많아 조금 어려웠고, 노이만 보다는 주변 인물과 그 분야에서 업적을 남긴 다른 인물들의 에피소드도 많아 상당한 집중력을 요했습니다. 그리고 마지막 부분에 세계 2차 대전과 맨해튼 프로젝트를 예고하며 끝나 4장에 대한 기대를 하게 하네요.

3장은 양자역학의 계보를 정리해주었네요. 저는 잘 이해하지는 못했지만 워낙 이름이 알려진 인물들이다 보니 별들의 전쟁을 보는 듯 했습니다. 그 중심에는 노이만이 있구요. 양자역학과 관련해서 이 책이 저에게는 마중물이 될 것 같아요. 이해는 안가는데 흥미롭네요.

3장의 하이젠베르크와 슈뢰딩거 이야기는 벵하민 라바투트의 소설 <우리가 세상을 이해하길 멈출 때>를 읽고 낯을 익혔었습니다. 이론을 과학적으로 설명한 책이라면 어려웠겠지만 라바투트는 두 과학 이론을 절묘하게 문학적 이미지로 묘사했죠. 한 가지 현상을 과학의 언어와 문학의 언어가 어떻게 다르게 서술하는지 비교해볼 수 있었습니다.

슈레딩거의 고양이는 말만 많이 들었는데. 이렇게 역사적 배경과 인물들을 자세히 들여다 보게 돼서 흥미롭고. 양자역학을 이해한다는 건 아니지만. 😂 그래도 어떤 학문적인 이야기가 나왔는지 흐름은 알 수 있었어요.

"양자이론은 많은 사실을 알아냈지만 자연의 비밀에는 근처도 간지 못한 것 같습니다. 어떤 경우이건 나는 신이 주사위 놀음 따위는 하지 않는다고 확신합니다." - p.113

3-2. 수학 역사상 가장 골치 아픈 문제를 해결하여 이미 수학계에 이름을 알렸던 노이만은 이제 눈길을 돌 려 물리학의 최대 수수께끼에 관심을 갖기 시작했 다. 얼마 후 그는 하이젠베르크의 행렬역학과 슈뢰 딩거의 파동역학이 가장 깊은 단계에서 수학적으로 동일한 이론임을 증명했고, 여기에 기초하여 향후 여러 세대 과학자들의 앞길을 밝혀줄 새로운 과학 을 구축하게 된다.(p.75~76) 노이만은 희한하기 그지없는 양자역학에 별다른 적 개심을 갖지 않았다. 말끝마다 트집을 잡았던 아인 슈타인보다는 훨씬 너그러웠다. 단지 노이만은 양 자역학의 저변에 깔려 있는 이중성이 어떤 모순을 낳는지 알고 싶을 뿐이었다. 다행히도 이중성은 아 무런 모순도 낳지 않았다. 양자계와 고전계의 경계 선을 어디에 설정하건 관측자가 얻는 답은 항상 같 았던 것이다. 그리하여 노이만은 이 경계선을 관측 자의 몸 안 깊숙한 곳, 심지어는 자각이 일어나기 바로 직전 까지(그곳이 어디이건) 옮길 수 있다고 결론지었다. 이 경계는 오늘날 '하이젠베르크 절단 선 Heisenberg cut'으로 알려져 있는데, 좀 더 공 정하게 말하면 '하이젠베르크-노이만 절단선'으로 불러야 옳다.(p.100) 노이만의 『양자역학의 수학적 기초』는 뛰어난 수학 자가 심혈을 기울여 집필한 최고의 명작으로 손색 이 없다. 영국의 한 소년은 수학 경시대회에서 우승 하여 이 책(독일어 버전)을 부상으로 받았는데, 단 숨에 읽은 후 어머니에게 다음과 같은 감상문을 보 냈다. "정말 재미있게 읽었어요. 하나도 어렵지 않 던데요?" 노이만의 책을 소설 읽듯이 술술 읽었던 그 소년의 이름은 앨런 튜링 Alan Turing이었다. 그러나 『양자역학의 수학적 기초』는 한 젊은 수학 자의 거만함을 가감 없이 드러낸 책이기도 했다. 독자들 중에는 "28세밖에 안 된 신출내기 수학자 가 마치 자신이 양자역학의 종결자인양 잘난척을 하고 있다"며 빈정대는 사람도 있었다.(p.102)