과학자 ‘이모’와 과학자 ‘삼촌’에게 듣는 생생한 경험담 ‘나는 어떻게 물리학자가 되었나’ “때때로 집에 놀러 와 저녁밥을 함께 하며 과학의 미묘함을 친근한 언어로 풀어 주는” 과학자 ‘이모’와 과학자 ‘삼촌’이 있다면? 이 책의 저자들이 바로 그런 이모와 삼촌이다. 대한민국에서 나고 자라고 공부한 저자들은 우리에게도 익숙한 고민과 자신들만의 구체적이고 생생한 경험을 솔직하게 털어놓으며 ‘그렇게 물리학자가 된’ 이야기를 들려준다. 그 이야기는 물리학자 하면 떠오르는 위인과 천재의 이미지와는 사뭇 다르다. 나는 고등학교 시절까지 물리 과목을 배워 본 적이 없다. 대입 면접 중 면접관이 물리학과에 지원한 동기를 묻자 앞이 깜깜했다. 생각 나는 거라곤 아인슈타인 이름밖에 없어서 “아인슈타인을 좋아해서요”라고 대답했다. 황당한 표정으로 나를 바라보던 면접관 교수님의 얼굴이 지금도 생생하다. _11쪽 분명히 문제를 풀었는데, 내가 선택한 답은 모두 오답이었다. 그렇게 고등학교 2학년 성적표에 내 수학 성적은 ‘가’가 되었다. 그러니 물리학을 진지하게 고민하면서 내가 넘어야 할 첫 번째 벽은 수학이었다. _김현철, 90쪽 시만 쓰다가 고2 때 수학 시험에서 영점을 받고, 대입 면접 중 물리학과에 지원한 동기를 묻는 질문에 생각 나는 거라곤 아인슈타인 이름밖에 없어서 “아인슈타인을 좋아해서요”라고 대답하고, 수학과를 가려다 함께 어울려 놀던 친구들이 물리학과에 간다고 해서 따라갔던 학생이 물리학자가 되었다니! 방학만 되면 해외로 가 버리는 지도 교수님 때문에 애가 타고, 신인 배우가 캐스팅을 위해 오디션 보러 다니듯 정규직을 구하기 위해 대학으로 연구소로 세미나 하러 다니며 자존심 상해하는 물리학자의 모습은 또 얼마나 현실적인지! 게다가, 저자들은 모두 국내에서 석사과정까지 마쳤지만, 학부를 마친 대학이 각기 다르고 박사과정을 밟은 나라도 대한민국, 일본, 미국, 독일로 다양하다. 입자물리, 핵물리, 중력이론, 응집물질물리, 통계물리로 연구 분야도 서로 다르다. 각기 다른 경로로 물리학자라는 곳에 당도한 저자들의 다채로운 이야기는 과학자라는 길을 염두에 두고 탐색 중인 이들에게 좋은 참고가 된다. 물리학 안에서도 다양한 세부 전공에 따른 연구 분위기와 진로, 나라마다 다른 연구실 제도와 문화에 대한 정보도 얻을 수 있다. 우리는 어떻게 무엇이 되는가? 각기 다른 물리학자의 길 찾기 속에서 발견하는 길 찾기의 보편 원리 우리는 어떻게 무엇이 되기로 결심하고 그 길을 걷게 되는 것일까? 우리와 같은 교육 제도와 동일한 사회 문화 속에서 공부하고 살면서 한 걸음 한 걸음 물리학자라는 길을 향해 걸어간 K-과학자들의 이야기는 꼭 물리학자가 아니더라도, ‘무엇을 하고 살 것인가’ 고민하고, ‘우리는 어떻게 무엇이 되는가’ 궁금해하는 모든 이들에게 길 찾기의 보편 원리를 넌지시 드러내 보여준다. 그것은, 당장 내가 할 수 있는 일을 열심히 해 보는 것일 수도 있고, 그동안 걸어온 길을 돌아서서 가만히 들여다보는 일일 수도 있으며, 새로운 두근거림을 지나치지 않고 그 신호에 귀 기울이는 일일 수도 있다. 무엇이 되었든, 그 일에는 시간이 필요하다. 저자들의 길 찾기에 동행하다 보면 “매일매일의 노력은 계획된 의도나 프로그램에서 나오는 게 아니라 가슴에서 곧장 나온다”는 아인슈타인의 말도 되새기게 된다. ‘뭔가 해야 한다면, 그게 뭘까?’, ‘맞아, 난 물리학과 학생이니까 일단은 물리 공부를 열심히 해야겠어!” 딱히 원하는 것도 이루고자 하는 것도 없었기에 일단 주어진 것부터 열심히 해야겠다는 마음을 먹은 것이다. _정명화, 20쪽 “책에 있는 대로 가르치니 조금 감질납니다. 우리, 여기서 한 발 더 깊이 들어가 봅시다.” 그리고 교수님은 제2 양자화라는 것을 가르치셨는데, 양자역학 때 배운 내용보다 훨씬 깊은 내용이었다. 그때 물리학에서 입자가 생겼다가 다시 사라지는 것이 무슨 의미인지 조금 알게 되었다. 그날 나는 난생처음으로 물리학이란 학문에 매력을 느꼈다. _김현철, 92쪽 완성된 AMY 검출기에서 전자-양전자 충돌로 인한 신호가 잡혔을 때 그 흥분과 기쁨은 말로 다 할 수 없었다. 그해 여름을 보내면서 ‘이게 내 일인가 보다’ 싶었고, 결국 입자물리 이론 전공에서 실험 전공으로 방향을 틀었다. _김영기, 132쪽 “가장 멋진 학문” 물리학이 우리에게 가르쳐 주는 것들 이 책은 물리학에 대한 송가이기도 하다. 물리학은 복잡해 보이는 현상들 이면에 숨어 있는 보편 원리를 발견하는 학문이다. 저자들은 저마다 물리학의 본질과 조우했던, 일종의 에피파니의 순간을 증언한다. “혼자서 전자기학과 상대성이론을 공부하던 중에 나는 처음으로 눈앞에서 마치 지평이 열리는 듯한 경험을 했다. 그건 일종의 에피파니였다. 아인슈타인의 특수상대성이론에서 맥스웰 방정식이 나올 수 있다는 사실을 알게 되었을 때 그야말로 온몸에 전율이 일 만큼 짜릿했다”_김현철, 95쪽 “기준틀을 정하고 일관성을 지켜서 뉴턴 방정식을 적용하면 아무리 복잡해 보이는 문제라도 풀린다는 사실을 확인하였고, 보편지식 체계와 그것을 활용하는 분석적 사고의 위력을 체감할 수 있었다.” _최무영, 166쪽 물리학은 그러한 보편 원리로 다양한 물질 현상은 물론이고, 인간을 포함한 이 우주를 이해하고 설명하고자 한다. “입자물리학은 ‘세상은 무엇으로 만들어졌나’, ‘어떻게 세상이 만들어졌나’, ‘우리는 어디에서 왔으며 왜 여기에 있나’ 하는 질문에 과학적으로 답하고자 하는 학문이다.”_김영기, 125쪽 “물질과 생명, 사회, 그리고 인간을 모두 포함한 세상을 넓고 깊게 보도록 해 주는 눈으로서 물리학을 배우고 익히며 지금까지 살아올 수 있었던 것은 큰 행운이었다.” _최무영, 198쪽 이러한 물리학의 본질과 목적은 변함이 없다. 하지만 오정근 박사의 말처럼 거대 강입자 가속기나 중력파 실험같이 “많은 인력과 비용을 소요하는 프로젝트들이 생겨나면서 오늘날에는 수많은 연구자들이 유기적으로 결합하여 함께 과학 연구를 하게 되었다. 개개의 연구자들이 하나하나의 뉴런이 되고, 그 뉴런들이 유기적으로 연결되어 집단 지성의 천재가 되는 방식의 연구가 새롭게 탄생했다고 해도 과언이 아니다.” 동일한 의미에서 김영기 교수는 다양성의 의미를 되새기며 그 중요성을 강조한다. “우리가 모르는 우주의 비밀을 밝혀내려면 각자 자신이 아는 것의 한계를 인정하고 다른 사람의 지식과 경험을 배워야 한다. 서로의 다른 생각과 경험이 만날 때, 그 안에서 전혀 예상치 못했던 빛나는 무언가를 발견하곤 한다. 그런 경험은 우리를 행복하게 하고 우리 정신을 고양시킨다. 당연히 연구 결과도 좋아진다.” 물리학에 대해 들으면 들을수록 물리학을 향한 저자들의 애정에 독자들도 전염되고 만다. 그리고 어느새 “물리학은 당신이 상상할 수 있는 가장 멋진 학문입니다”라는 말에 고개를 크게 끄덕이는 자신을 발견하게 될 것이다.

추천의 글: 우리 곁의 물리학자 이야기 4 정명화 ★ 이보다 더 나은 선택은 없다 9 오정근 ★ 책과 함께한 물리학자의 꿈 45 김현철 ★ 시인과 물리학자 79 김영기 ★ 나를 만든 레고 블록들 123 최무영 ★ 그렇게 물리학자가 되었다 155 기획의 글 200

(정명화) 오빠는 내게 A4 용지 한 장을 반으로 접어 던져 주며 ‘대학 생활을 유지하는 것’과 ‘재수 생활로 돌아가는 것’의 두 경우로 나누어 생각나는 모든 것을 적어 보라고 했다. 그리고 며칠 잊고 지내다가 마치 다른 사람이 적은 것으로 생각하고 객관적으로 그 글을 읽어 보면 답이 나올 수 있다는 해결책을 제시해 주었다. 그것이 철학적인 선택의 방법인지는 모르겠지만, 내가 처음으로 어떤 일을 스스로 선택하고 결정한 방식이었다._19쪽 교수님은 별일도 아니라는 듯 무심히 ‘쯧쯧’ 혀를 차시며 혼잣말하듯 말씀하셨다. “요즘 아이들은 큰일이야. 뭔가 행동하지도 않고 가만히 앉아서 고민만 한다니깐.” 이 말을 들은 나는 마음에 큰 상처를 받았다. 어렵게 용기 내어 찾아뵙고 조심스럽게 고민을 털어놓는 나에게 한심하다는 듯이 말씀하시는 교수님이 정말 밉기까지 했다. _20쪽 중요한 물리적 특성은 대부분 저온에서 발현된다. 검출하기 어려울 정도로 소량의 불순물이나 결정성의 결함 등과 같은 외재적인 영향에 의한 물성도 저온에서 극대화된다. 따라서, 고순도 단결정을 만드는 일은 고체물리학 연구에서 매우 중요한 과제이다. … 나는 누구도 만들어 보지 못한 고순도의 단결정을 우선 만들어야 했다. 레시피가 없는 요리를 처음 시도하는 것과 같아서, 과정 하나하나가 고난과 실패의 연속이었다. _30쪽 (오정근) 학교에서 배우는 과학 교과만으로는 부족한 갈증을 느꼈고, 주말마다 버스를 한 시간씩 타고 교보문고에 가서 이리저리 과학책 코너를 돌아보거나 여러 가지 과학책을 뒤적거리며 그 갈증을 풀곤 했다. 지금 와서 생각해 보면 그것은 갈증의 해소라기보다 호기심의 눈덩이를 점점 굴리고 키우는 과정이었다. _49쪽 라이고 중력파 검출기는 땅 위에 놓여 있는 매우 민감한 검출기로서 바람, 지진, 벼락, 온도, 습도 등의 환경적인 변화와 검출기 자체에 있는 전자 장비 상태로 인해 방해를 받게 된다. 따라서 이 잡음 요소들을 잘 분석하고 파악하여 잡음을 제거해야 잡음과 함께 검출 데이터 속에 포함되어 있는 미세한 중력파 신호를 포착할 수 있다. 이러한 연구에는 새로운 지식이 필요했다. _66쪽 실험 시설의 규모가 거대화되고, 많은 인력과 비용을 소요하는 프로젝트들이 생겨나면서 오늘날에는 수많은 연구자들이 유기적으로 결합하여 함께 과학 연구를 하게 되었다. 연구자들이 하나하나의 뉴런이 되고, 그 뉴런들이 유기적으로 연결되어 집단 지성의 천재가 되는 방식의 연구가 새롭게 탄생했다고 해도 과언이 아니다. _76쪽 (김현철) 그때 나는 이미 하위권 학생이었다. 하위권 학생이라는 말은 교실의 주변부에 머무는 학생이라는 말이다. 담임 선생님도 그렇고 다른 선생님들도 그렇고 하위권 학생들에게는 그다지 큰 관심을 기울이지 않았다. 이 경험은 나중에 학생들을 가르칠 때 큰 경험이 되었다. _87쪽 한번은 우연히 지도 교수님을 만나 독일어 논문을 읽기가 힘들다고 했더니, “그러면 24시간 동안 읽으면 되겠네”라고 말씀하시는 것이었다. 교수님의 말씀은 틀린 말이 아니었다. 능력이 부족하다면 시간을 더 쓰는 수밖에 없었다. _103쪽 시만이 지닐 수 있는 단 한 줄의 감동과 물리학에서 단 하나의 식으로 표현된 우주의 웅장함은 서로 다른 게 아니다. 고등학교 때 시를 공부하느라 보낸 그 시간 역시 내 인생에서 그저 흘려보냈던 시간이 아니었다. 그때 얻은 몰입의 경험, 언어 속에 숨겨진 미를 찾아 헤매던 경험은 물리학을 공부하면서 오롯이 내게 힘이 되어 주었다. _120쪽 (김영기) 가을이면 우리 집 과수원의 사과나무에도 뉴턴의 고향 울즈소프의 사과나무처럼 사과가 주렁주렁 달렸지만, 나는 뉴턴처럼 떨어지는 사과를 보며 우주의 법칙을 사색하는 천재가 아니었다. 어린 시절, 나는 내가 무엇을 원하는지 알지 못했다. _126쪽 학장이 되자마자 나는 물리학과에서 가장 많은 사람들이 지나다니는 복도 벽에 여성 물리학자인 마리아 고퍼메이어Maria Goeppert-Mayer의 사진을 큼지막한 패널로 만들어 걸었다. 시카고대학에는 고퍼메이어 말고도 마이컬슨, 콤프턴, 크로닌 등 노벨 물리학상 수상자가 많았지만, ‘과학 천재’라고 하면 자동으로 백인 남성을 떠올리는 고정관념을 바꾸고 싶었다. _148쪽 어쩌면 모든 연구는 자연과의 대화라는 점에서 정원 가꾸기랑 비슷할지도 모르겠다. 어른이 되어서 춤과 노래만큼 좋아하는 것이 하나 더 생겼는데, 바로 정원 가꾸기다. … 싹이 나고, 자라고, 꽃을 피우기까지의 시간, 그 기다림을 좋아한다. 연구도 마찬가지 같다. 커다란 결과가 나오기까지는 오랜 시간이 걸리겠지만, 그때그때 나오는 데이터들은 연구가 자라고 무르익어 가는 모습을 보여 줄 것이다. 연구자는 작은 결과에도 행복함을 느끼는 연습이 필요하다. 그래야 지치지 않고 오래 할 수 있다. _152쪽 (최무영) 현미경을 가지는 것이 소원이었으나 당시 우리 집은 경제적으로 무척 어려워 열 식구가 상수도도 없는 단칸방에서 사는 형편이라 꿈도 꿀 수 없었다. 그런데 5학년 때 우연히 망가진 쌍안경 한쪽을 얻었고, 이를 분해해서 빼낸 렌즈를 조합하여 현미경을 만들었다. 이를 이용해서 잉크로 염색한 양파의 세포핵을 보았을 때의 흥분은 말로 표현하기 어려울 정도였다. _161쪽 에너지에 기반한 라그랑주-해밀턴역학이 내가 알고 있던 뉴턴역학과 동등하다는 사실에 놀라지 않을 수 없었다. 특히 힘이라는 외부 원인이 움직임의 변화, 곧 가속도를 가져온다는 ‘움직임 법칙’ 대신에 대상 자체의 (내부) 성질인 에너지를 고려하고 ‘최소작용 원리’라는 자연 자체의 성질을 제시한 것은 고전역학의 기계론을 목적론 시각으로 바꾼 듯해서, ‘이런 세계가 있구나!’ 충격이었다. _171쪽 선생님께서는 물리학과 주차장에 있는 찌그러진 차를 보고 도대체 누구 차인지 한심하게 생각하고 계셨다는데, 그 주인이 나인 줄 아시자 충격을 받으셨다. 앞으로 학생들에게 물리학을 공부하라고 권하지 못하겠다고 하셨다. 물리학을 공부하면 나처럼 가난해져서 찌그러진 차를 타게 된다고 생각하신 듯하다. _186쪽