과학은 지난 몇백여년간 세계문명을 급속도로 발전시키는 견인차 역할을 했다.특히 물리학은 물체의 운동에서 우주의 질서까지 자연현상을 광범위하게다뤄 현대과학의 꽃으로 여겨진다.그러나 일반인이 과학,특히 물리학의 원리를 이해하기란 여간 어려운 일이 아니다.전문화 세분화된 원리나 이론은 난해한 숫자나 공식으로 가득차 있다.천동설을 뒤집은 갈릴레오의 지동설과 뉴튼의 역학,아인슈타인의 상대성이론은 귀가 따갑도록 들었지만 자세한 내용을 파악하고 있는 사람은 의외로 드물다.

영국의 저명한 입자물리학자인 로버트 길모어가 쓴 ‘물리학 환상여행’(사이언스북스)은 물리학의 이런 ‘맹점’을 해소하기 위해 소설처럼 재미있게꾸며져 있다.영국 작가 찰스 디킨스의 ‘크리스마스 캐롤’을 패러디했다.과학연구기금을 내는 데 인색한 수전노 스크루지가 유령들의 방문을 받고 물리학의 세계를 체험한다는 내용이다.저자는 ‘이상한 나라의 엘리스’의 화법을 패러디해 ‘양자(量子)의 엘리스’를 펴낸 재주꾼이다.

스크루지는 하룻밤에 ‘엔트로피여왕’과 ‘시간의 할아버지’, ‘광대’등 성격이 다른 유령 셋을 만나 물리학의 과거 현재 미래를 여행한다.스크루지는 현대 물리학 이론들로부터 소외된 일반인을 상징한다.

첫방문자는 과거 과학의 유령인 ‘엔트로피 여왕’.저자는 여기서 지난 시절의 물리학,즉 열역학,에너지보존,엔트로피(entropy)간의 연관성을 설명한다.영국 빅토리아 시대부터 발전해온 과학의 내면을 들여다본다.우주에 존재하는 총에너지량은 같지만 하나의 형태에서 다른 형태로 다양하게 변한다는‘에너지불변의 법칙’을 문답형식으로 알려준다.한 물체가 중력에 의해 떨어질 때 원래의 위치에너지가 운동에너지로,마침내 열로 바뀌는 과정을 유령의 모습을 통해 알기쉽게 보여준다.

두번째 방문자는 ‘시간의 할아버지’.이 유령은 처음에 어린이의 모습이지만 곧 할아버지가 된다.이는 시간이 절대적인 게 아니고 관측자의 운동에 따라 달라지는 상대성을 갖고 있음을 뜻한다.또 카오스(혼돈)가 어떻게 질서를갖추고 창조를 낳게 되는지에 관해서도 알려준다.

마지막 유령인 ‘광대’는 현대 물리학의 과제인 양자역학,천체물리학 등을다룬다. 유령은 입자와 파동이 서로 다른 게 아니라 같은 성질을 띠고 있다는 등의 양자역학의 기본법칙을 설명해준다.이 대목을 읽다보면 과학의 발전은 과거의 이론이 부정되면서 이루어짐을 깨닫게 된다.

주인공 스크루지는 유령의 이같은 설명이 이해되지 않을 때 화를 내기도 하고 억지를 부려보기도 한다.그러나 결국 유령의 말을 수긍하게 된다.

기존의 대중 과학서가 각종 이론을 백과사전식으로 나열하거나,그저 시대별발전사를 서술하는 데 그치고 있는 것과 달리,물리학을 종합적으로 이해하는 데 도움을 주고 있다.각 장에는 짧은 내용의 상자글로 물리학 법칙들을정리해놓고 있다. 값 1만2,000원.

정기홍기자 hong@