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DNA를 연구하여 현대 유전학의 발판을 마련한 세계적인 물리학자이자 빅뱅이론의 창시자이기도 한 저자가 들려주는 상대성이론과 양자론 이야기. 빛의 속도가 줄어들고 플랑크 상수가 커진 신기한 세게에서 탐킨스 씨가 벌이는 흥미로운 모험을 담았다. 세계적 스테디설레 <신비한 나라의 탐킨스 씨>와 <탐킨스 씨, 원자를 탐구하다>의 합본.

※ 승산 북카페 "이 책의 포럼" ☞ gamow.seungsan.com

"대형 성단이든, 작은 박테리아든, 소립자든, 주변의 모든 것을 이해하려는 인간 정신이 바로 과학이지. 우리는 이 일이 너무나 재미있고 너무나 신나기 때문에 계속하고 있는 거야."

"정보화 사회는'양자의 시대'다."
최근 매스컴이나, 신문지상에서 각광을 받으면서 자주 거론되는 분야를 꼽으라면 정보기술인 IT, 신에너지환경인 ET, 생물산업인 BT와 신소재 극미세기술 NT를 들 수 있다. 이는 21세기에 세계가 집중하고 있는 4대 신산업이다. 이들 산업들을 가만히 살펴보면 공통점이 있다. 바로 양자현상을 다루고 있다는 점이다. 양자 컴퓨터는 현존 슈퍼컴퓨터보다 1억 배 이상의 정보처리 속도를 가질 것이며, 극미세기술에서 다루는 나노세계는 원자나 분자를 벽돌 쌓듯이 조합해 완전히 새로운 나노물질을 제조하는 방식(bottom-up 방식)을 선보인다. 또한 여러 가지 생물현상도 '양자'의 눈을 통해서 관찰되고 해명되어 가고 있다.

선진국의 이러한 산업 기반이 되는 학문의 연구 수준이 4세대라면, 우리의 현실은 1.5세대 정도다. 이런 수준으로 미래에 선진국 진입이 가능할까? 1950년대 인도가 선진국 문턱에서 추락하였고 1960년대엔 브라질이, 1970년대엔 멕시코가 선진국 문턱에서 추락하였다. 2010년대 우리나라는 선진국의 진입이 가능할지?

뉴욕의 증권시장인 월가를 주물럭거리는 딜러들은 수학과 물리의 천재들인데 우리의 금융시장은…. 더 늦기 전에 기초학문인 물리를 공부하는 분위기를 띄우기 위해 승산은 나노세계를 처음 언급한 인물인 리처드 파인만의 <발견하는 즐거움>을 통해 양자역학적으로 생각하는 방법을 보여줬다면, 이번 책 <조지 가모브, 물리열차를 타다>에서는 본격적으로 고전물리와 현대물리의 세계를 맛볼 수 있게 빅뱅이론 창시자이자 DNA 연구의 초석을 심어준 조지 가모브가 들려주는 이야기로 대중에게 쉽고 재미있게 다가가려 한다. 이 책의 주인공인 탐킨스는 바로 독자가 대리 체험할 수 있는 매개 인물이 되는 것이다.

이 책의 서문을 쓴 세계적인 수학자이자 물리학자인 로저 펜로즈와 스티븐 호킹은 어린 시절에 이 책을 읽고 물리학자가 되려는 꿈을 키우게 됐다고 한다. 대부분이 물리를 어려워 공부하기를 꺼려하고, 밥벌이가 안 되는 골치 아픈 학문이라고 생각하는 현실에서 이 책을 통해 이런 물리에 대한 선입견을 버리고 마음속에 물리학자가 될 꿈을 가지게 될 또 한 명의 로저 펜로즈를 만날 수 있기를 기대해본다.

인물 들여다보기

노교수
노교수는 조지 가모브 자신이다
조지 가모브는 1904년 러시아에서 태어난 미국 핵물리학자며 우주론 학자다. 거대한 폭발로 우주가 형성되었다는 빅뱅 이론의 창시자이며 DNA를 연구하여 현대 유전학의 발판을 마련 했다.

또한 그는 상대성이론, 우주론, 양자론 등 어려운 물리학 주제를 쉽게 설명한 책을 써서 과학의 대중화에 크게 기여한 것으로 알려져 있다. 과학을 널리 보급시킨 업적으로 1956년 유네스코로부터 칼링거 상을 받았으며 1965년에는 케임브리지 대학 처칠 칼리지의 펠로가 되었다. 그 밖의 덴마크 왕립과학 아카데미 회원(1950), 미국 국립과학 아카데미 회원(1953)이 되는 등의 수많은 명예를 누렸다.

이런 가모브의 교육적인 모습은 노교수를 통해 드러난다. 노교수는 일반인들이 과학을 얼마나 어려워하는가를 잘 알고 있다. 그래서 가모브는 탐킨스라는 자신만의 인물을 만들어서 은행원인 그를 상상의 물리 세계를 맛보게 한다. 어떻게 하면 보다 쉽게 설명할 것인가를 염두에 두고 강의를 하면 꾸벅꾸벅 졸고 하품만 하는 그를 상대성원리와 양자세계, 열역학이론을 흥미를 가지고 이해할 수 있을 때까지 차근차근 설명해 준다. 노교수는 물리세계로의 안내자이자 친절한 선생님인 것이다.

탐킨스 씨
탐킨스 씨는 바로 독자가 된다.
조지 가모브는 이 책을 쓰게 된 동기를 다음과 같이 밝히고 있다.
"우주에 관한 기본 이론을 일반인들에게 쉽게 설명해주기 위한 것이었다. 나는 실재하는 상대적 현상과 양자세계를 과장해서, 은행원인 주인공 탐킨스 씨가 직접 그 세계를 목격할 수 있도록 이야기를 꾸몄다."

이 책의 특징은 탐킨스 씨가 직접 경험하며 배우는 구도로 되어 있다는 것이다. 탐킨스 씨는 아닌 밤중에 홍두깨로 갑작스럽게 물리세계에 들어가 체험을 하게 되는 독자의 모습이 투영된 인물이다. 그는 정말 물리의 물자도 모르는 평범한 은행원이다. 이 책에서는 졸다가 수위에게 면박당하는 탐킨스 씨의 모습을 많이 볼 수 있다. 물리를 따분히 여기는 독자의 모습일 수도 있다. 조지 가모브는 그들을 이해한다. 그래서 더 재미있게 이야기를 풀어나갈 수 있었던 것 같다. 만약에 탐킨스 씨가 물리에 대해 상당히 알고 있었다면 독자가 졸았을지도 모르겠다. 노교수도 이론적인 부분이 많이 반복되는 부분은 건너뛰며 읽기를 권했을 것이다.

노교수를 따라다니며 물리학의 대가들을 만나 그들이 주창한 이론들을 직접 들어도 보고 아리따운 노교수의 딸인 모드 양과 결혼까지 하게 되는 탐킨스 씨에게는 이 물리로의 여행이 이상하지만 행복한 여행일 수밖에 없다.

양자 정글을 통해 양자세계에서는 커다란 호랑이 떼를 사냥하면서 명중을 시키고도 잡지 못하는 상황이 벌어지는 확실성이 없는 세계를 체험하고 후반부에 가서는 아예 전자가 되어 재미있는 양자세계를 경험한다. 원자가전자들과 놀면서(책 속의 그림에서 원자가전자는 아리따운 여인의 모습이다) 모드 양에게 미안함을 느끼는 장면에서는 가모브의 익살에 웃음이 터진다.

[조지 가모브, 물리 열차를 타다]가 갖는 의의
조지 가모브가 지은 책으로는 <신비한 나라의 탐킨스 씨>(1940), <태양의 탄생과 죽음>(1941), <탐킨스 씨, 원자를 탐구하다>(1944) 이외에 <지구라는 이름의 행성>(1965) 등 20권 정도가 있다. 이 가운데 1940년과 1944년에 나온 두 권의 탐킨스 시리즈를 합본한 것이 이 책이다.

향후 21세기 물리학의 전망에 대해 스티븐 호킹 박사는 금세기 안에 불확정성 원리를 근간으로 하는 양자론과 아인슈타인의 상대성이론을 통합하는 완벽한 물리학 이론이 정립되리라 기대하며 조금 더 낙관적으로 말하면 앞으로 20년 안에 물리학 분야에서 통합이론이 나올 것이라고 생각한다고 했다(상대론과 양자역학이 각각 완성된 지 70여 년이 지난 현재까지 두 이론을 결합하는 문제는 미해결의 숙제로 남아있다). 그런 의미에서 이 책은 <신비한 나라의 탐킨스 씨>의 상대성이론과 <탐킨스 씨, 원자를 탐구하다>의 양자론 부분을 합본함으로써 독자가 물리에서 가장 중요하고 위대하다고 여겨지는 두 이론을 통합적으로 생각해보고 공부할 수 있게 만든 책이며 미래 물리학의 방향과도 부합되는 책이라 하겠다.

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추천하는 글
학창 시절 물리학도로서의 꿈을 키워주는 데 결정적인 역할을 했던 가모브의 대중과학서를 이제금 다시 보게 되어 참으로 감회가 새롭다. 내가 가모브의 책을 처음으로 접한 것은 지금부터 약 30여 년 전인 중고등학교 시절이었던 같다. 요즈음처럼 입시 경쟁이 치열했던 시기였지만 물리에 흥미를 가졌던 나는 몇몇 교양과학 도서를 구입하여 집에서 탐독하던 기억이 난다. 당시에 몇 안 되는 과학도서 출판사에서는 상대성이론이나 양자역학과 같은 물리학 내용을 일반인들에게 쉽게 설명하는 책을 출판했는데, 그 가운데 오늘 내가 다시 보게 된 가모브의 책이 포함되어 있었다. 무엇보다도 <물리학을 뒤흔든 30년>과 탐킨스 시리즈는 필자에게 아주 강한 인상을 심어주었다. 그때 소장했던 책들은 집을 떠나 군대 생활을 하는 동안 어디론가 사라졌지만, 그 책에 들어 있던 그림들은 아직도 기억 속에 생생하다. 빛의 속도가 느린 도시에서 자전거를 타고 달리는 탐킨스가 빈대떡처럼 아주 얇아진 모습이나 양전자가 존재하는 세계 속에서 돌고래와 대화를 나누는 디랙의 모습은 특히 인상적이었다.

가모브의 책은 아주 재미난 이야기로 되어 있기 때문에 당시 나는 그 책의 내용을 어느 정도 이해했다고 생각했다. 나중에 대학 고학년이 되어서야 분명히 알게 된 것이지만 사실 가모브의 책은 굉장히 어려운 내용을 포함하고 있었다. 물리학을 공부하다가 다시 분야를 바꾸어 현대물리학사를 전공하게 되면서 필자는 가모브라는 인물을 새로운 각도에서 접할 수 있게 되었다. 이제는 가모브가 남긴 학문적인 업적뿐만 아니라 그가 살다간 인생의 흔적에 대해서도 상세하게 알게 되었고, 다시금 가모브에게 보다 깊은 인간적인 애정을 느낄 수 있게 되었다.

1956년 이후 가모브는 미국의 지방 대학인 한적한 콜로라도 대학으로 자리를 옮겨 학문적으로 아주 고립된 생활을 했다. 그는 엄청난 술고래였고 이런 폭주 습관 때문에 학회에서 잦은 실수를 했는데, 이런 특이한 행동은 그로 하여금 전문적인 물리학 공동체로부터 고립되게 만들었다. 하지만 이 시기에도 그는 여러 대중과학서를 계속 집필함으로써 대중들의 사랑을 계속 받았다. 마침내 1965년 벨전화연구소에서 우주배경복사가 발견됨으로써 가모브가 창시한 빅뱅이론은 경쟁 이론이었던 안정상태우주론을 누르고 현대우주론의 정설로 받아들여졌다. 빅뱅이론 이외에도 가모브가 물리학을 떠나 잠시 외도를 하다가 창안한 유전정보의 암호화 이론은 생명과학 분야에서 아주 핵심적인 이론으로 자리 잡았다.

물리학사를 전공하게 되고 대중을 상대로 어려운 과학의 내용을 쉽게 풀어 설명하는 작업을 자주 하게 되면서 필자는 난해한 양자역학이나 상대성이론을 쉽고도 재미있게 설명한 가모브의 능력에 대해 새삼 감탄하지 않을 수 없다. 전문적인 현대물리학의 내용을 쉽게 설명하다 보면 어쩔 수 없이 내용을 정확하게 전달하지 못하고 상당 부분 왜곡을 하게 되거나 아예 엉터리 내용이 되기가 일쑤다. 가모브의 대중과학서는 재미있으면서도 그 속에 들어 있는 과학지식 또한 놀랄 만큼 정확하다. 그의 책의 상당 부분은 대폭발이론이 아직 정설로 받아들여지지 않던 시기에 집필되었다. 그럼에도 상대편 학자들의 기분을 상하지 않게 하면서도 자신의 주장을 무리 없이 소개하고 있다는 것은 가모브만이 지닌 재능일 것이다.

어린 시절의 아련한 기억 속에 남아 있던 가모브의 대중과학서를 오늘날 다시 보게 되는 기쁜 마음을 새로 이 책을 읽게 될 청소년들과 함께 나누고 싶다.
임경순 교수(현 포항공대 과학문화연구센터장)

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아마존 북리뷰
(1)이 책은 상대성이론과 양자론에 관해 내가 읽은 최고의 길잡이 책 가운데 하나이다. 수학을 몰라도 이들 현대 물리학 분야에 대한 이론을 쉽게 이해할 수 있을 뿐만 아니라, 이야기가 너무나 흥미진진하다. 물리학에 심취한 학생을 위한 깊이 있는 설명도 담겨 있다(깊이가 있다고 해서 그리 어려운 것은 아니며, 역시 수학을 몰라도 되고, 어려우면 건너뛰어도 된다).

(2)내가 이 책을 처음 읽은 것은 열여섯 살 때였다(사실 이 책은 생일 선물이었다). 나는 이 책을 통해 현대 물리학에 대한 획기적인 이해의 첫 발을 일찌감치 내딛을 수 있었다. 모든 세대가 읽을 수 있는 놀라운 책이다(어린이라도 읽을 수 있다고 나는 믿는다). 이 책은 현대 물리학의 수많은 원리가 세워진 토대를 확연히 이해하게 해주는 최고의 책일 뿐만 아니라, 더욱 고급한 이론을 공부할 때도 더욱 쉽게 이해할 수 있는 길을 열어준다. 이 책을 읽어보라! 분명 아인슈타인이라도 이 책을 즐겨 읽을 것이다. 아인슈타인이라고 해도 이 책에서 배우는 게 있을 것이다.

(3)나는 물리학 개론을 가르쳐왔는데, 학생들은 현대 물리학을 너무나 어려워했다. 나는 우연찮게 발견한 이 책을 이용해서 학생들을(나 자신까지도!) 가르쳤다. 나는 학생들이 현대 물리학을 너무나 즐거워했기를 바란다. 다른 모든 물리학 선생님들도 그것을 바랄 것이다. 여러 해가 흐른 후 내가 가르친 학생들이 신세대 물리학자가 되어 자신들의 물리세계를 너무나 즐거워하는 것을 보며 나는 여간 흐뭇하지 않다.

(4)나는 이 책이 결코 어렵지 않다는 것을 강조하고 싶다. 고등학교를 졸업했거나 졸업할 수 있는 학생 수준의 머리만 가진 사람이라면 누구나 이해할 수 있을 것이다. 이 책은 너무나 재미있고 너무나 얻는 게 많다. 당신이 혹시 물리학 얘기만 나오면 졸음이 쏟아지는 사람이라면, 이 책이야말로 당신을 위한 책이다! 당신이 남들에게 조금이라도 영향력을 가진 사람이라면, 다름 아닌 이 책을 읽도록 영향력을 행사해야 한다!

1. 빛의 속도가 느린 도시 ...15
2. 탐킨스씨를 꿈꾸게 한 노교수의 상대성이론 강의 ...26
3. 탐킨스씨. 휴가를 떠나다 ...40
4. 휘어진 공간.중력.우주에 관한 노교수의 강의 ...57
5. 맥동하는 우주 ...74
6. 우주의 오페라 ...89
7. 양자당구공 ...105
8. 양자정글 ...131
9. 맥스웰의 도깨비 ...144
10. 즐거운 전자 공동체 ...168
10 1/2. 탐킨스씨가 졸다가 듣지 못한 앞강의 ...190
12. 원자핵의 내부 ...200
13. 나무조각가 ...217
14. 공간 속의 구멍들 ...240
15. 탐킨스씨. 일본음식을 맛보다 ...254