곽재식 교수가 전하는 모든 것이 양자이론
세상은 왜 있는 것일까. 그리고 그렇게 나타난 세상은 왜 하필 이런 모양일까. 이런 질문에 상세하고 깔끔하게 답하기란 대단히 어렵다.
이 질문을 더 깊이 따져 보려면 우선 온 세상의 재료가 무엇인지부터 정확히 알아야 한다. 세상의 가장 기본이 되는 재료가 무엇인가 하는 질문에 매혹된 사람들도 예전부터 많았다.
현대 과학에서는 더 명쾌하고 구체적으로 확인 가능한 방법으로 세상을 이루는 재료에 관해 설명한다. 그리고 그 재료들의 움직임을 계산하는 방법도 개발해 뒀다.
이 17가지 알갱이가 움직이며 세상을 돌아다니는 규칙이 '양자이론(quantum theory)'이라는 특별한 방식을 따르고 있다. 양자이론 풀이 과정에서 물체의 떨림이나 물결이 퍼져 나가는 연구 당시 개발한 방법은 매우 흥미롭다. 가령 기타 줄을 튕겨 보면 기타 줄의 길이, 줄이 떨리는 속도와 떨리는 폭에 따라 다른 소리를 들을 수 있다. 이렇게 악기 소리나 물결의 떨림을 계산하기 위해 개발해 놓은 여러 방법을, 세상 모든 물체의 재료를 이루는 17가지 알갱이의 움직임을 따질 때도 곳곳에서 사용할 수 있었다.
나는 '모든 것이 양자이론'을 통해 조금은 다른 관점으로 이야기를 풀어보고자 했다. 신비함만을 강조하기보다 17가지로 구성된 세상 모든 물질의 재료를 하나하나 소개하면서 조금 더 현실적이고 우리 가까이에 있는 현상들을 소개하는 방식이다.
전자나 광자같이 친숙한 개념이나 뮤온 뉴트리노나 Z보손처럼 훨씬 낯설게 들리는 것들을 설명하면서 말이다. 의외로 그중 많은 것들이 우리의 생활이나 산업, 경제와 관련이 깊다. 그래서 그저 신기한 이야기만 풀어 놓고 마는 것이 아니라 최대한 우리 주변에서 벌어지고 있는 일과 관련된 내용을 함께 설명해 보려고 노력했다.
특히 책에서는 한국에서 일어나고 있는 일, 한국인 과학자와 관련이 있는 일을 많이 다루고자 했다. 이런 이야기들이 그냥 어느 먼 외국의 어떤 어마어마한 천재가 보통 사람은 흉내 낼 수 없는 특이한 말과 행동을 했다더라라는 식의 무용담 비슷한 이야기보다 훨씬 더 가깝게 과학을 이해하는 데 도움이 될 것으로 생각했다.
또 이론을 짚어 교과서처럼 풀이하기보다는 각각의 주제와 관련된 여러 가지 일화들을 소개하고 연구자들의 인생 이야기 등을 풀어 나가는 데에 초점을 맞추었다.
'모든 것이 양자이론'을 통해 과학의 긴 역사 동안 많은 과학자가 밝혀 놓은 우주의 그 모든 것들을 이루는 17가지 재료에 대해 하나하나 알아보는 시간을 가져보는 것은 어떨까.
곽재식 숭실사이버대 환경안전공학과 교수
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