■ 파인먼 평전: 괴짜 물리학자가 남긴 현대 물리학의 위대한 이정표 | 제임스 글릭 지음 | 양병찬·김민수 옮김 | 동아시아 | 756쪽
현대 물리학의 흐름은 20세기 인류의 역사와 궤를 같이한다. 지식이 홍수처럼 범람하여 인류를 원자보다 더 작은 세계부터 지구 밖 광활한 우주까지, 본래 지녔던 세계관을 극한으로 확장시켰다. 뉴턴 이후 300년 동안 이어져 온 시간과 물질을 보는 관점이 바뀌었으며, 물리학자들의 손에서 전쟁이 끝났다. 전쟁 이후 핵물리학은 더 작은 입자를 찾기 위해 막대한 자금을 들여 입자가속기라는 장비를 만들었고, ‘비대칭적’으로 붕괴하는 입자들을 발견했다. 그리고 지구 밖 달로 향했던 7명의 우주인이 하늘의 별이 되었다. 이 모든 이정표에 이름을 새긴 위대한 과학자가 바로 리처드 파인먼이다. 세상을 보는 시선이 바뀐 시대, 한 천재의 삶에 인류의 지평이 팽창된 역사적인 순간이 고스란히 담겨 있다.
1918년 뉴욕에서 태어나 1988년 캘리포니아에서 세상을 떠난 리처드 파인먼은, 매사추세츠 공과대학(이하 MIT)과 프린스턴에서 전자(e)의 작용이 최소작용의 원리를 따른다는 것을 밝혀 양자역학과 상대성이론 사이의 연결고리를 발견했으며, 코넬에서 파인먼 다이어그램을 고안해 입자 간 상호작용 방식을 단순화시켰고, 캘리포니아 공과대학(이하 캘테크)에서 오늘날 반도체 기술의 기반이 되는 양자전기역학을 완성했다. 프린스턴 대학원생 시절 참여한 맨해튼 프로젝트에서는 스물일곱 젊은 나이에도 팀을 이끌며 수백 명의 과학자 사이에서 압도적 기량을 뽐냈다. 온몸에 암세포가 퍼져 몇 번씩이나 큰 수술을 받는 순간에도 끈이론 연구를 이어갔으며, 죽기 직전까지 챌린저호 참사의 진상을 밝혔다.
파인먼의 천재성은 단지 물리학, 양자역학 분야에 그치지 않았다. 나노기술의 최초 아이디어를 제안한 사람이었으며, 친구였던 분자생물학자 막스 델브뤽의 연구실에서 DNA 돌연변이 기제를 밝히는 데 실마리를 제공하기도 했다. 만약 양자컴퓨터가 등장한다면 이 아이디어의 시초에서 파인먼의 이름을 발견할 수 있을 것이다.
리처드 파인먼은 뛰어난 교육자였다. 물리학을 하는 방법 중에 제1원리란 것이 있는데 “기본 물리법칙과 상수 및 입자에 대한 기본적인 정보만으로 물질의 모든 물리적, 화학적 성질을 계산하는 방법”을 뜻한다. 리처드 파인먼은 어떤 문제를 만나더라도 제1원리로 해결하길 원했고, 학생들 역시 이 원리로 과학을 하길 바라는 마음으로 물리학을 가르쳤다. 책은 세 번의 기념할 만한 강의를 기록했다. 첫째로 파인먼이 교수가 된 직후 맡은 코넬 대학원의 〈기초 수리물리학〉 강의다. 파인먼은 맨해튼 프로젝트의 경험을 토대로 ‘유용한 것과 교과서적 단순 지식’을 구분하여 학생들을 가르쳤다. 관습을 타파하려 했고, 수업을 듣는 학생들에게 물리학적 직관을 기르는 법을 알려주기 위해 애썼다. 무엇을 배제할지 파악하게 했으며, 스스로 익힌 계산 요령들을 소개했다.
둘째로 비공식 강의인 〈물리학 X〉 세미나다. 파인먼은 교수가 된 후 약 20년 동안 일주일에 한 번 학부생들을 모아 즉흥 수업을 진행했다. 과학과 관련된 궁금증이라면 무엇이든 질문할 수 있었고, 파인먼은 즉흥적으로 대답하며 수업을 진행했다. 형식은 물리학 강의였지만 파인먼이 이 수업에 담고자 했던 메시지는 ‘진정한 이해란 일종의 명확성을 의미한다’였다.
셋째로 파인먼이 캘테크에서 1학년 학부생을 대상으로 한 2년짜리 〈기초 물리학〉 강의다. 교육자 파인먼이 남긴 위대한 업적으로, 파인먼 덕분에 18~19세기에 매몰된 기존의 물리학 강의에서 벗어날 수 있었다. 파인먼은 지금까지 받아들인 물리학 지식을 재정립하길 원했다.
현대 물리학을 지탱하는 두 기둥은 양자역학과 상대성이론이다. 그렇기에 20세기 물리학의 양대 산맥은 누가 뭐라고 해도 ‘알베르트 아인슈타인’과 ‘리처드 파인먼’이다. 상대성이론의 아인슈타인은 시간과 공간을 다루는 거시적 세계를, 양자역학과 전자기학을 통합하는 이론을 완성한 리처드 파인먼은 미시적 세계를 확장시켰다. 우리는 두 사람을 소위 ‘천재’라 부른다.
글릭은 천재라는 말의 현대적 의미에서부터 시작한다. 과거의 문헌에서 찾은 “천재성이란 이전에는 결코 없었던 것을 만들어내는 신과 같은 능력”이라는 의미를 되새기며 천재라 불릴 수 있는 필요조건을 제시한다. 나아가 과거에 천재라 불렸던 사람들의 천재성을 냉정하게 평가하며 문학, 음악, 미술, 건축, 스포츠까지 시야를 넓혀 천재라 불렸던 사람들을 재평가한다. 그 과정에서 특별한 천재성은 어떻게 발휘되는지와, 현재에는 어째서 과거보다 천재들이 드물게 등장하는지에 대한 근거를 찾는다. 글릭의 냉정한 평가 끝에 남은 특별한 천재(과학 분야 한정)는 고전 물리법칙의 뉴턴, 불확정성 원리의 하이젠베르크, 대륙이동설의 베게너, 상대성이론의 아인슈타인 그리고 파인먼이다.
