추가 적립 안내

소립자물리학의 세계적인 권위자, 도쓰카 요지 죽음을 눈앞에 둔 시간 속에서 써내려간 살아있는 과학의 현장

소립자물리학의 세계적인 권위자 도쓰카 요지(戶塚洋二). 세계 최초로 뉴트리노의 질량을 규명하여 강력한 노벨물리학상 후보로 주목받아오던 그가 죽음을 눈앞에 둔 시간 속에서 자신의 블로그를 통해 과학입문시리즈를 쓰기 시작했다. 이 책은 말기 대장암으로 2008년 7월 숨지기 전 도쓰카 교수가 자신의 블로그 Few More Months에 쓴 「과학입문시리즈」와, 컴퓨터에 남아 있었던 미공개 원고를 포함시켜 그의 사후 발간한 책『도쓰카 교수의 과학입문-E=mc2은 아름답다』를 번역한 유고작이다.

현대 물리학의 핵심주제에 관해 강의 형식으로 써내려간 이 책에서 저자는 현대 물리학의 발자취를 되돌아보고, 다음 세기를 위한 과학적 상상력의 진로를 제시하고 있다. 신의 사랑은 다윈과 갈릴레오에게도 미칠까, 아인슈타인의 '신은 주사위를 던지지 않는다'는 말의 의미는 무엇인가, 허블우주망원경의 진짜 목적은?, 식물은 왜 '대충대충' 자라는 것일까, 21세기 과학의 새로운 척도는 무엇이 될 것인가 등 흥미로운 질문을 통해 살아있는 과학의 현장 속으로 안내한다.

소립자물리학의 세계적인 권위자
도쓰카 요지(戶塚洋二).
세계 최초로 뉴트리노의 질량을 규명하여
강력한 노벨물리학상 후보로 주목받아오던 그가
죽음을 눈앞에 둔 시간 속에서 써내려간
현대 물리학의 핵심주제에 관한 간결하고도
명징한 강의노트.
후세대 과학도들을 위해
꺼지지 않는 과학자의 혼과 열정으로 남겨놓은
과학적 탐구의 아름다운 유산.

■ 한국 최초의 우주발사체 나로호 발사. 발사 성공에 이은 목표궤도진입 실패 소식. 이것을 두고 우리는‘절반의 성공’이라 부르고 싶어 했다. 실패의 연속을 딛고 발전해온 우주과학사에서 이 절반의 성공은 매우 소중하다. 그러나 더 중요한 것은‘절반의 실패’를 응시하는 성찰의 태도이다. 과학의 영역에선 더욱 그렇다. 과학을 바라보는 시선이 성공에 매몰될 때, 과학을‘수치조작의 학문’으로 전락시킨‘황우석 사태’는 언제라도 재현될 것이고, 한국의 과학 현실을 정직하게 직시하는 태도도 생겨날 수 없을 것이기 때문이다.
이 책『과학의 척도』의 저자 도쓰카 요지의 경우가 동일한 교훈의 다른 예가 될 수 있을 것이다. 그는 1998년 슈퍼카미오칸데 실험을 통해 뉴트리노(중성미자)의 진동을 확인하여 뉴트리노의 질량이‘0’이 아니라는 사실을 세계 최초로 규명하여 일본 정부로부터 문화훈장을, 또한 미국과학계의 노벨상이라 불리는 벤자민 플랭클린상을 받았고, 해마다 가장 유력한 노벨물리학상 후보로 나라 안팎에서 주목받아오던 사람이다. 그런 그도 2001년 광전자 증배관 대형파손사고의 책임을 지고 한때 도쿄대를 사직해야 했었지만, 다음해 고에너지가속기 공동연구기구(KEK) 기관장이라는 더욱 중요한 직책으로 복귀했다. 실패에 대한 냉철하고 객관적인 평가, 기초과학에 대한 사회적 신뢰가 뒷받침되었기에 가능한 일이었을 것이다.

■ 이 책은 말기 대장암으로 2008년 7월 숨지기 전 도쓰카 교수가 자신의 블로그‘Few More Months’에 쓴 「과학입문시리즈」와, 컴퓨터에 남아 있었던 미공개 원고를 포함시켜 그의 사후 발간한 책『도쓰카 교수의 과학입문-E=mc2은 아름답다』를 번역한 것이다. 소립자물리학 분야의 최고 권위자가 죽음을 맞이하기 전 자신의 업적을 정리하는 작업 대신 후세대를 위해 남은 기력을 바쳐 과학입문의 글을 쓰려고 했다는 사실은 그 자체로 감동을 주는 것이며 동시에 짙은 부러움을 자아내게 하는 대목이다. 그가 죽은 바로 그 해 유력한 후보였던 그를 대신해 노벨물리학상을 수상한(노벨상은 생존자에게만 수여) 일본의 이론물리학자 마스카와 도시히데(益川敏英)는 소감을 묻는 기자들에게“노벨상은 과학과는 별반 관계가 없다. 나는 연구자 동료로부터‘그게 정답이었다!’라는 소
리를 듣는 것이 훨씬 더 기쁘다”고 했다고 한다. 마스카와는 문부성의 초청을 받은 자리에서도 과학에의 로망을 가로막은 입시 위주의 일본 과학교육을 폐지해야 한다고 주장하였다고 한다. 일본 물리학자들의 이 자신감과 과학에의 열정, 미래 세대 과학을 위한 진지한 관심. 이 책『과학의 척도』는 바로 그러한 과학자의 정신과 고투의 흔적을 읽을 수 있는 소중한 텍스트의 의미를 지니고 있다.

■ 작년(2008) 10월 한국을 방한한 전ㆍ현직 노벨물리학상 심사위원은 한국의 노벨물리학상 수상 가능성을 묻는 질문에“응용과학보다는 기초과학”이라는 매우 원칙적인 답변을 내놓았다. 핵물리학과 소립자물리학이 어떻게 구별되어야 하는지도 모르며, 게다가 그것도 핵무기 개발 문제가‘한반도 정치’와 맞물려 정치적 찬반논의 수준에 매몰되어 있는 한국사회가 그들의 이야기를 어떻게 받아들였는지 알 수 없는 노릇이다. 이미 오래 전의 추문(醜聞)이 되어버렸지만, 이휘소(미국이름 벤저민 리)라는 뛰어난 소립자물리학자를‘국가주권’을 위해 핵무기를 개발하려다 의문사 당한 영웅으로 둔갑시킨 책으로 한 출판사가 큰돈을 번 뒤로 한참의 시간이 흘렀지만, 정작 그 뒤로 그 부끄러운 일이 반성되었다는 소식을 우리는 듣지 못했다. 이 소설이‘운동권 필독서’가 되어 어떤 통일운동 명망가가 대학운동장에서“남북 핵 합작하여 일본 ×들 때려잡고 미국 ×들 몰아내자”는 구호를 외치고 연창하는 코미디가 벌어졌던 사실은 상기하기조차 싫은 기억이다.
일본은 히로시마와 나가사키의 아픈 기억이 있는 나라다. 그래서 일본인 최초의 노벨상 수상자인 유카와 히데키가 원자핵을 구성하는 양성자와 중성자를 묶어주고 있는 핵력(核力)을 설명하는 중간자 이론을 제시한 사람이라는 사실은 묘한 느낌을 안겨준다. 그러나 유카와 히데키는 그의 스승 닐스 보어(Niels Henrik David Bohr; 2차 세계대전 중 시행된 미국의 원자폭탄제조계획인 맨해튼계획에 참여했으나 나중 핵무기 반대운동을 벌인 것으로도 유명한 덴마크 물리학자)와 함께 핵무기 폐지운동을 벌였다는 사실은 우리에게 잘 알려져 있지 않다.
일본의 기초과학은 바로 이러한 전통 위에서 7명의 노벨물리학상 수상자를 낳았다. 그리고 일본은 적어도 소립자물리학 분야에선 명실상부 세계 최정상이다. 소립자물리학은 그 연구대상이 우주 만물 중 가장 작은 입자를 다루는 학문이지만, 이 작은 입자를 통해 우주의 비밀이 밝혀져 왔기 때문에 일본이나 미국, 그리고 유럽 국가들이 막대한 국가지원을 통해 관측시설을 구축해온 거대과학이기도 하다. 이 기초과학 분야에서 일본 과학자 내부의 ‘이론과 관측’의 유기적인 협력은 실로 눈부시며 부러움의 대상이 된다. 이 책의 저자인 도쓰카 교수가 일본 최대의 소립자 관측시설인 슈퍼카미오칸데의 책임자 시절 이른바‘마스카와-고바야시 모델’(노벨물리학상을 받게한 그 유명한‘CP대칭성의 파괴이론’)을 관측으로 입증하려고 노력했던 것이 그 한 예일 것이다.

■ 스스로 밝혔듯이, 도쓰카 교수는 이론물리학자가 아니라 관측연구자이다. 그는 이론의 화려함을 믿는 사람이 아니라“관측되지 않은 것은 아직 진리가 아니다”라는 것을 철칙으로 믿어온 과학자이다. 아인슈타인이 위대한 과학자로 영원히 기억되는 것은‘E=mc2’이라는 특수상대성이론이 관측에 의해 입증되어 그것이 현대 과학의 척도가 되었기 때문이다. 알프레드 노벨이 상의 범위와 순위를 정할 때 물리학을 최우선으로 거명한 것은 단지 우연이 아니라, 물리학이 바로 이 과학의 척도를 구하는 학문이기 때문일 것이다. 이에 근거해 볼 때 평생 관측모델(이론)을 자연계 속에서 진실로 입증하기 위해 노력해온 도쓰카 교수야말로 여지없는 기초과학자의 표상이라 할 수 있을 것이다.『 평행우주』의 저자 미치오 카쿠는“진리의 궁극적인 법칙을 1인치 남짓한 방정식으로 규정할 수 있는 날이 올 것”이라고 했다. 우리는 이렇게 물어보아야 한다. 그렇다면 문학적 수사에 가까운 이 예언을 입증하는 사람들은 누구인가. 오랜 관측과 실험으로 소립자물리학의 신기원을 마련한 세계 정상의 소립자물리학자 도쓰카 요지 교수가 죽음을 눈앞에 두고 미래의 과학도들을 위한 과학노트를 써내려갔다. 더 이상 무슨 설명이 필요하랴.

추천사
과학의 열정이 남겨놓은 위대한 유산 김수봉

출판에 즈음하여
과학과 더불어 행복했다고 말하고 싶어 한 사람 도쓰카 히로코

1부 마지막 강의: E=mc2은 아름답다

강의를 시작하며신의 사랑은 다윈과 갈릴레오에게도 미칠까

강의 1 아인슈타인의 "신은 주사위를 던지지 않는다"

강의 2 아인슈타인의 'E=mc2'

1방사선과 태양의 에너지원 , 그 하나
2방사선과 태양의 에너지원, 그 둘
3방사선과 태양의 에너지원. 그 셋
번외 편 : 허블우주망원경의 진짜 연구 목적
4베테 박사에 대한 추억
5뉴트리노-데이비스 박사에 대한 추억
6초신성 폭발
7정리 : E= mc2의 새로운 가능성을 찾아서

강의 3 식물의 기본은 '대충대충'

1식물에 대한 호기심의 발단
2데이터베이스는 있는가
3잎의 다양성을 유전자로 해석한다
4물은 왜 100미터나 오르는가
5식물의 종자는 대충대충 하지 않다

강의4 19세기말 과학의 어려움-빛의 과학

1빚의 과학과 태양의 에너지워
2도가니 내부의 빛 스펙트럼
32.725K의 도가니에서 나오는 전파,흑체복사
42.725K의 우주배경복사
5플랑크의 식
6플랑크의 식이 의미하는 것
7광전 효과, 아인슈타인, 밀리컨
번외 편 :19세기말 과학의 어려움-빛의 과학
8콤프턴 산란, X선도 입자

강의5 뉴트리노

1체감할 수 없는 입자
2뉴트리노는 어떻게 물질을 관통할까
3대빙하기는 올 것인가
4새로운 발견
번외 편: 새로운 과학의 수수께끼는 20세기에 발견되었을까

강의6 '자연스러운' 우주. 자연계의 스케일이란 무엇인가

1그 하나
2그 둘
3그 셋

2부 마지막 강연 : 우주와 소립자
소립자란 무엇인가/소립자물리학의 기원/소립자표/질량이란 무엇인가/빅뱅우주론/WMAP/암흑물질,암흑에너지/반물질은 왜 없는가/소립자물리학의 비애/ J-PARC와 하이퍼카미오칸데/연구의 묘미

3부 마지막 인터뷰:과학, 미지의 진리를 향한 간절한 열정