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미래의 천재 과학자, 아인슈타인이 만난 첫 번째 과학책

〈과학 이야기책〉의 저자인 아론 번스타인은(1812~1884) 단치히 출신의 유대 신학자이며 저술가 그리고 정치인이었지만 과학의 대중화로 명성을 쌓은 사람이었다. 그는 프랑스 혁명 이후 유럽을 뒤흔들었던 1848년 민주주의 혁명의 지지자였으며, 혁명이 실패로 끝난 후 과학의 대중화를 통해 진보와 민주주의를 널리 퍼뜨리려고 했다. 그의 책은 독자들에게 당시 자연과학의 상태에 대해 매혹적으로 소개하며 백과사전식 개관을 제공하는 것이었다.

아인슈타인이 만난 첫 번째 과학책

아인슈타인이 과학에 관심을 갖게 된 데에는 어린 시절의 멘토들 중의 한 명인 막스 탈무드(Max Talmud)의 영향이 컸다. 유대인 공동체의 주선으로 1889년 늦은 가을부터 아인슈타인의 집에서 함께 생활하게 된 가난한 의과대학 학생이었던 그는 어린 아인슈타인을 철학적 사고의 세계로 들어서도록 이끈 사람이었다.
그는 아인슈타인의 집을 방문하던 시절을 이렇게 회고했다.
“알베르트는 당시에 루이트폴트 김나지움의 3학년이었다. 비록 내가 열한 살이 더 많았지만 우리들은 금세 긴밀한 우정을 쌓게 되었다. 알베르트는 자기 나이또래 어린이들의 이해력을 뛰어넘는 주제들에 대해 대학 졸업생과 대화를 나눌 수 있을 정도였기 때문이었다. 알베르트는 물리학을 특히 좋아했으며 물리적 현상들에 대해 이야기하는 것을 즐거워했다. 그래서 나는 아론 번스타인Aaron Bernstein의 〈과학 이야기책Popular Books on Natural Science〉과 루드비히 뷔히너의 〈힘과 물질〉을 추천해주었다.”
그가 추천해준 책들은 모두 아인슈타인에게 깊은 인상을 남겼다.


“숨도 쉬지 못할 정도로 집중해서 읽었다.”

〈과학 이야기책〉의 저자인 아론 번스타인은(1812~1884) 단치히 출신의 유대 신학자이며 저술가 그리고 정치인이었지만 과학의 대중화로 명성을 쌓은 사람이었다. 그는 프랑스 혁명 이후 유럽을 뒤흔들었던 1848년 민주주의 혁명의 지지자였으며, 혁명이 실패로 끝난 후 과학의 대중화를 통해 진보와 민주주의를 널리 퍼뜨리려고 했다. 그의 책은 독자들에게 당시 자연과학의 상태에 대해 매혹적으로 서술하며 백과사전식 개관을 제공하는 것이었다.
당시까지 풀지 못하고 있던 과학적 수수께끼들을 강조하는 번스타인의 책을 읽는 것은 소년의 관심을 미래의 혁명적인 논문들로 이끌었던 문제들에 집중하도록 했다. 이 책은 가벼운 독서나 과학입문 강좌보다 훨씬 더 큰 역할을 했다. 실질적으로 어린 아인슈타인에게 전문 지식인들이 간과하거나 무시했던 과학의 독립적인 분야들 사이의 연결성을 중요하게 여기는 지식의 개관을 갖도록 이끌었다.
예를 들어, 아인슈타인은 이 책을 통해 당시까지는 단순하게 필요한 가설로서 다루어지고 있던 원자들의 진정한 존재에 대한 증거를 찾으려는 야망을 품게 되었다. 사실 원자론의 실체는 어느 한 가지 발견에 의해 확립된 것이 아니라, 화학, 물리화학, 광학, 유체이론 그리고 다른 많은 분야들에서 축적된 지식의 다양한 갈래를 통합하는 것으로 확립된 것이다. 번스타인의 책은 그런 새로운 도전을 열성적인 어린 독자들이 해결할 수 있는 유망한 수수께끼라고 표현했다.

번스타인의 책들에 소개된 아인슈타인 시대의 자연과학의 전체상은 수많은 전문 분야들의 개념적인 통일을 이룰 것이라는 희망과 연결되어 있다. 그런 독서를 출발점으로 삼아 아인슈타인은 전혀 다른 물리학에 대한 견해를 발전시켰다. 각자가 연구 중인 특별한 주제들 사이의 연결성에 대한 전망이 부족했던 물리학 동료들과는 전혀 다른 접근법이었다.
번스타인의 과학대중서는 과학을 지극히 인간적인 계획으로서 바라보고 참여할 수 있도록 해주었다. 구획으로 나누어진 당대의 학계와는 상반되게 번스타인은 과학 분야들은 물론 과학과 인생 사이에도 명확한 한계는 긋지 않았던 것이다.

67세가 된 아인슈타인은 여전히 그때의 예리한 교육적인 경험을 기억하고 있었다.
“12살~16살 무렵에 나는 미적분과 더불어 수학의 원리들에 익숙해 있었다. 논리적인 정합성에 지나치게 매달리지 않는 대신 주된 생각들을 명확하고 개관적으로 두드러지게 드러나도록 집필된 책을 읽을 수 있는 행운을 누렸다. 또한 자연과학의 모든 분야에서 이루어진 가장 중요한 성과들과 그 방법론을 알게 되는 행운도 누렸다. 나는 그 책을 숨도 쉬지 못할 정도로 집중해서 읽었다.”

들어가는 말 ㆍ5

제1부: 지구의 무게

제1장 지구의 무게는 얼마나 될까? ㆍ20
제2장 지구의 무게를 측정하기 위한 시도 ㆍ23
제3장 지구의 무게를 측정하기 위한 실험은 어떻게 했을까? ㆍ26

제2부: 속도

제1장 자연의 속도들 ㆍ32
제2장 전류의 속도를 확인하는 방법 ㆍ35

제3부: 영양공급

제1장 모유는 모유일뿐이라고? ㆍ40
제2장 인간은 음식이 변형된 것이다 ㆍ43
제3장 우리는 얼마나 이상한 음식을 먹는 것일까? ㆍ46
제4장 자연은 우리의 음식을 어떻게 준비해 놓았을까? ㆍ50
제5장 어린이의 몸속으로 들어간 어머니의 모유는 무엇으로 변하는 것일까? ㆍ53
제6장 혈액은 어떻게 우리 몸의 생명 유지에 필요한 일부가 되는 것일까? ㆍ56
제7장 물질의 순환 ㆍ59
제8장 음식 ㆍ62
제9장 영양에 대하여 ㆍ65

제4부: 빛과 거리

제1장 조명에 대하여 ㆍ70
제2장 태양에 의한 행성들의 조명 ㆍ73

제5부: 천문학의 불가사의들

제1장 엄청난 발견 ㆍ78
제2장 르베리에의 발견을 뒷받침하는 것들 ㆍ81
제3장 위대한 발견 ㆍ84

제6부: 기상학

제1장 기후에 대한 것들 ㆍ90
제2장 여름과 겨울의 기후에 대해 ㆍ93
제3장 대기의 흐름과 기후 ㆍ97
제4장 기상학의 변치 않는 규칙들 ㆍ100
제5장 날씨와 관련된 공기와 물 ㆍ104
제6장 안개, 구름, 비 그리고 눈 ㆍ107
제7장 열은 어떻게 공기 속에 숨어 있게 되며, 어떻게 다시 자유로워지는가 ㆍ110
제8장 숨어 있는 열이 냉기를 만들어낸다 ㆍ113
제9장 날씨와 관련된 법칙들 그리고 동일한 장애물들 ㆍ116
제10장 지리학적 위치와 관련된 변덕스러운 날씨 ㆍ119
제11장 날씨 예측의 어려움과 가능성 ㆍ122

제7부: 우리의 음식물들

제1장 혈액의 빠른 재생이 중요하다 ㆍ126
제2장 소화 ㆍ129
제3장 커피 ㆍ132
제4장 커피가 약이 될 수 있을까? ㆍ135
제5장 커피의 유익함과 해로움 ㆍ138
제6장 아침식사 ㆍ141
제7장 술 ㆍ145
제8장 하루 중 제일 중요한 식사 ㆍ151
제9장 다양한 음식의 필요성 ㆍ154
제10장 고깃국 ㆍ157
제11장 국에 넣기에 가장 좋은 재료는 무엇일까? ㆍ160
제12장 콩과의 채소 ㆍ162
제13장 고기와 채소 ㆍ164
제14장 식사 후에 잠깐 자는 잠 ㆍ167
제15장 물 ㆍ170
제16장 저녁식사 ㆍ173

번스타인의 경계를 뛰어넘는 태도는 과학의 세계에 대한 지침을 제공했을 뿐만 아니라, 과학적인 견해의 확장을 통해 정치적인 관계의 편협함을 지적하는데 활용되었다.
번스타인의 책에 소개된 아인슈타인 시대의 자연과학의 전체상은 수많은 전문 분야들의 개념적인 통일을 이룰 것이라는 희망과 연결되어 있다. 그런 독서를 출발점으로 삼아 아인슈타인은 전혀 다른 물리학에 대한 자신만의 견해를 발전시켰다. 각자가 연구 중인 특별한 주제들 사이의 연결성에 대한 전망이 부족했던 물리학 동료들과는 전혀 다른 접근법이었다.(7쪽)

어떤 방법으로 지구의 무게를 측정할 수 있었을까? 그것을 설명하기 위해선 먼저 지구를 구성하고 있는 요소들을 제대로 알고 있어야 한다. 그 방법은 당시에 생각했던 것보다는 쉬웠지만 실제로 적용해보는 것은 처음에 상상했던 것보다 훨씬 더 어려웠다.
뉴턴의 위대한 발견 이후 모든 천체는 서로 끌어당기며, 크기가 클수록 이러한 인력(引力)이 더 세다는 것을 알게 되었다. 태양, 지구, 달, 행성 그리고 항성과 같은 천체들뿐만 아니라 모든 물체는 끌어당기는 힘을 갖고 있다. 그리고 이 인력은 물체의 질량이 늘어나는 것에 정비례하여 늘어난다.(23쪽)

옛날에는 ‘공간을 가로지르는 빛의 속도’라고 말하면, 대부분의 사람들은 그 말이 과학적인 허풍이거나 신화일 뿐이라고 생각했다. 하지만 지금은 일상에서 전자기기에 흐르는 전류의 속도를 체감할 수 있으며, 누구나 자연에는 거의 알아차리지 못할 정도의 속도로 공간을 가로지르는 힘이 있다는 사실을 굳게 믿고 있다.(32쪽)

인류는 수백만 년 동안 생존하고 있으며, 지구에는 인간 외에도 동물의 왕국 전체가 인간처럼 신체를 발달시키고 유지하면서 영양분을 공급받고 있다. 그래서 이런 질문이 제기된다. 생명을 가진 지극히 중요한 물질이 되기 전에 영원히 변형을 수행해야만 하는 이 기초적인 요소들은 모두 어디에서 오는 것일까? 이 기초적인 요소들은 나중에 인간과 동물의 몸을 형성하기 위해 식물로 변하고 인간과 동물들이 소비하는 길고 긴 과정 동안 끊임없이 줄어들고 있는 것은 아닐까?
이 흥미진진한 질문에 대한 대답은 이미 주어져 있다. 인간의 몸은 매순간마다 음식에 의해 구성되거나 창조되지는 않는다. 다만 매순간마다 인체의 작은 분자들이 죽는 것이다. 이러한 분자들은 자신들이 태어났던 대자연으로 돌아간다. 근원적인 요소들로 되돌아가는 것이다.(59쪽)

단 하나의 빛으로 먼 거리까지 비추는 것은 불가능하다. 하지만 자연이 그렇게 하고 있다는 것은 인정해야 한다. 태양은 태양계 전체를 비추는 유일한 빛이며, 행성들에서 보이는 빛은 단지 태양으로부터 받거나 반사하는 빛일 뿐이기 때문이다.
이것은 모든 행성에서 우리가 지구에서 보는 것과 같은 생명체들이 없다는 것을 믿을 만한 충분한 이유가 된다.(73쪽)