뉴턴과 아인슈타인 - 우리가 몰랐던 천재들의 창조성
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- 창비(창작과비평사)
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- 지은이
- 홍성욱
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상품정보
직접 응용할 수 있는 새로운 개념의 과학책
기존의 뉴턴과 아인슈타인에 관한 책은 전기형식이나 이론서가 대부분이었다. 과학적 창조성을 다루는 문헌들도 대부분 천재들에 대한 심리학적 연구에 머물렀다. 그러나 은 과학자들의 연구활동과 구체적인 실천의 맥락에서 창조성의 본질을 탐구하여 그들의 노하우를 밝힌 새로운 개념의 과학교양서이다. 이 책에 자세하게 나오는 뉴턴과 아인슈타인의 창조성의 비밀은 복잡한 이론설명이나 실험방법이 없어도 누구나 직접 응용해볼 수 있는 것들이다.
이 책은 2001년 서울대 과학사 및 과학철학 협동과정의 몇몇 소장파 학자들이 쎄미나를 시작하면서 구상되어, 이 과정에서 창비의 지원을 받으며 일종의 연구 프로젝트로 진행되었다. 우리나라 젊은 학자들이 3년간의 연구와 집필로 결실을 맺은 값진 기획서인 것이다. 또한 어려운 전문지식을 최소한으로 줄여 청소년부터 일반인들까지 두루 읽어볼 만한 교양서이기도 하다. 특히 최근 이공계 기피현상 등으로 더욱 과학분야를 외면하는 학생들에게 과학을 더욱 친근하게 여길 수 있게 해준다.
천재성 vs 창조성
과학을 공부하는 학생들의 기를 죽이는 과학천재들의 이야기는 많이 있다. 최근 우리나라에서 큰 인기를 끌고 있는 리처드 파인만이라는 물리학자나 하이젠베르크, 파울리의 천재성에 대한 일화들도 마찬가지이다. 이런 수많은 천재들의 이야기를 듣고 나면 과학은 왠지 천재가 아니면 하기 어려운 분야이고 진정으로 창조적인 작업은 타고난 영재들만 할 수 있을 것 같은 생각이 든다.
이 책은 과학의 천재들에 대한 이야기가 상당부분 왜곡되거나 신화의 베일에 가려져 있다는 사실에 주목한다. 그래서 대표적인 천재과학자 뉴턴과 아인슈타인의 연구과정에 돋보기를 들이댄다. 그들의 방법론과 문제에 대한 접근방식을 꼼꼼하게 살펴보면서 뉴턴과 아인슈타인 같은 천재들의 업적은 어떤 과정을 거쳐 구상되었고 세상에 나오게 되었는지, 결국 이들이 가진 창조성의 근원은 무엇인지를 밝혀낸다. 이들은 뛰어난 지적 능력 이외에도 날카로운 분석력, 탁월한 종합능력, 세밀한 점에도 주의를 기울이는 관찰력, 한가지 문제에 집중해 끈기있게 연구할 수 있는 능력, 한가지 문제를 다른 문제와 연관시킬 수 있는 능력 등을 지녔음을 증명해 보인다. 이 점은 타고난 능력으로 복잡한 암산을 척척해내는 수많은 ‘신동’들이 왜 나중에는 아무런 업적도 남기지 못하고 사라져갔는지를 설명해주기도 한다.
그렇다면 평범한 사람들도 노력하면 뉴턴과 아인슈타인 같은 천재과학자가 될 수 있을까? 우리에게 숨어 있는 창조성의 최대치를 계발해도 뉴턴이나 아인슈타인에는 한참 못 미칠 수 있지만 그들의 창조성의 근원을 분석하고 이를 따라서 열심히 노력하면 그렇지 않았을 때보다 더 창조적일 수 있음은 분명하다. 결국 저자들은 과학적 창조성이란 천부적인 것이라기보다는 우리가 '이해하고 발전시킬 수 있는 어떤 것'임을 강조하고 있다.
천재성의 신화
세상의 몰이해 속에 고독하게 연구한 천재라는 뉴턴과 아인슈타인의 이미지는 이들의 업적이 당시의 과학자들이 이해할 수 없을 정도로 난해하고 심원한 것이었기에 이들은 홀로 우주의 비밀을 탐구할 수밖에 없었으며, 이는 다시 위대한 천재는 항상 고독하고, 주변의 도움을 받기는커녕 멸시와 냉대만 받는다는 생각으로 이어진다. 그러나 이들은 문제를 해결하기 위해 유무형의 네트워크를 만들었고 이를 효과적으로 활용한 사람들이었다. 독자적인 공부를 통해서 선배 과학자들의 업적을 습득했다. 독서과정에서 지식을 쌓는 것뿐만 아니라 모순과 차이에도 주목했다.
오늘의 뉴턴의 이미지는 어떻게 만들어졌는가? 뉴턴을 부지런하고 성실한 과학자라고 보던 기존의 생각은 18세기에 등장한 예술적 천재에 대한 통념과 잘 맞아떨어지지 않게 되었다. 계몽사조 시대에 예술영역에서는 ‘천재는 자신도 모르는 사이에 영감과 상상력을 발휘해서 독창적인 아이디어를 만들어내는 사람’으로 인식되었기 때문이다. 그리하여 뉴턴의 후계자들은 뉴턴의 근면성과 노력보다는 상상력, 직관, 추측을 강조하기 시작했다. 정상에서 조금 벗어난 부분이 강조된 것이다. 그러면서 사과가 떨어지는 것을 보고 한순간에 만유인력을 발견했다는 ‘사과 일화’가 새롭게 부각되었다. 무엇보다 천재성이란 번득이는 영감의 산물이라는 당시의 생각과 잘 맞아떨어졌다.
한편 아인슈타인의 신격화에는 언론이 앞장을 섰다. 당시 언론은 “과학의 혁명, 뉴턴주의 무너지다” 등 선정적인 기사제목을 붙이는 데 주저하지 않았다. 이렇게 ‘뉴턴 대 아인슈타인’의 대결구도를 조성하면서 아인슈타인의 상대성이론이 뉴턴적 세계관을 붕괴시켰다고 대서특필한 데에는 당시 시대정신이 ‘혁명’이었다는 이유가 한몫했다. 그해 1919년은 러시아에서 볼셰비끼혁명이 일어난 지 2년 된 때였으며, 독일에서는 사회주의자들이 사회주의혁명운동을 일으키던 시기였다. 아인슈타인의 상대성이론은 오랫동안 기다리던 과학에서의 혁명으로 소개되었고, 19세기를 종식시키며 20세기라는 새로운 세기를 여는 여러 문화적 변화와 연결되었다. 그래서 상대성이론과 삐까쏘, 프로이트, 베르그쏜, 플로베르 사이에 관련이 있는 것으로 간주되었다. 원근법과 의식의 세상, 뉴턴주의 우주론이 무너지면서 큐비즘과 무의식의 세상 그리고 상대성이론이 동시에 펼쳐진 것이다. 혁명에 매혹됨과 동시에 혁명을 두려워하던 시절에 아인슈타인의 상대성이론은 과학의 혁명을 상징하는, 그렇지만 이해할 수 없는 어떤 것으로 대중들에게 다가왔다.
창조성의 진실: 뉴턴
그렇다면 이들의 과학적 업적과 천재성은 신화일 뿐인가? 이 책에서 신화의 베일을 벗겨내려는 것은 신화에 가려져 그동안 우리가 잘 알지 못했던 창조적 성과를 제대로 보기 위해서이다.
뉴턴이 창조성을 발휘한 부분은 풀이가 가능한 문제를 만들어내는 능력, 즉 탐구 주제를 잡는 능력이었다. 일례로 그는 ‘빛은 무엇인가’라는 당대 학자들의 문제의식을 공유하고 있었지만 그들처럼 빛의 본성에 대한 형이상학적 논의에 빠지기보다 눈으로 검증할 수 있는 빛의 성질에 주목했다. 또한 자신이 상정한 문제를 해결하기 위해 실제로 실험해보고 자신의 눈으로 확인하기 전까지는 어떠한 견해도 받아들이지 않았다. 광학에 관한 실험은 보통사람들도 따라할 수 있을 정도로 간단한 것이지만 중요한 것은 실험이 얼마나 복잡하고 까다로운지가 아니었다. 실제 실험을 통해서 당시 유행하던 스콜라철학자들의 사고실험이 갖는 한계를 벗어났다는 데 의의가 있다.
또한 뉴턴은 기존의 지식을 습득할 때도 기억하는 데 머무르지 않고 깊이 이해할 때까지 읽고 또 읽었다. 당시 수학을 처음 시작하는 사람이라면 유클리드의 『기하학원론』 같은 쉬운 책을 먼저 보았는데, 뉴턴은 최신 학문이었던 데까르뜨의 『해석기하학』을 먼저 읽었다. 읽다보면 당연히 모르는 부분이 나왔다. 그러면 도로 앞으로 돌아가서 처음부터 읽었다. 막히는 부분을 염두에 둔 채 앞으로 돌아가서 다시 읽다보면 막힌 부분을 이해하게 되고 처음보다 좀더 많이 나아갈 수 있었다. 그러다 또 막히면 또다시 처음부터 읽었다. 이렇게 책을 읽는 일은 상당히 많은 시간과 끈기가 필요한 것이었지만, 일단 한번 성공한 후 도달한 이해는 책 10권을 대충 읽는 것보다 훨씬 깊었다. 이해뿐 아니라 자동으로 기억까지 하게 되는 이점이 있었다.
집중력과 끈기, 노력을 몸소 실천한 뉴턴에게 한순간의 번득이는 영감이나 천재성이라는 말은 그의 창조성을 설명하기에 적절하지 않은 것처럼 보인다. 1662년 케플러의 『광학』을 읽으면서 광학에 대한 관심의 싹을 키우기 시작한 뉴턴은 10년이 지난 1672년에야 빛의 구성에 관한 최초의 공식적인 논문을 발표했고 또 3년이 지나서야 두번째 논문을 발표했다. 하지만 광학에 관한 모든 연구성과를 집대성한 '광학'은 거의 30년이 지난 1704년에야 출판되었다. 결국 뉴턴은 평생에 걸쳐 광학 연구를 한 셈이다. 만유인력도 사과에서 아이디어를 얻어 발표하기까지 크게 세 단계를 거쳐서 20년이 넘는 시간 동안 발전된 개념이다. 그 동안 데까르뜨나 후크, 핼리 같은 인물들의 지적 자극이 중요한 역할을 했음도 부인할 수 없는 사실이다.
창조성의 진실: 아인슈타인
아인슈타인의 창조성을 탐구하기 위해 학업성적과 관련된 오해를 걷어내는 것부터 시작해야 한다. 천재 아인슈타인의 성적은 알려진 것과 달리 그렇게 불량한 것은 아니었다. 그러나 모든 과목에서 완벽한 점수를 받거나 남보다 월등하게 뛰어나지도 않았다. 힘 안들이고 성적을 척척 따내는 유형의 천재는 아니었으며, 한편 성적관리를 위해 특별히 신경을 쓰지도 않은 듯하다. 오직 자신의 학문적 역량을 기르기 위해 노력했을 뿐이며 그 결과로 얻어진 학습성과가 자연스럽게 성적에 반영되고 있을 뿐이다.
아인슈타인의 창조성은 실험에 대한 그만의 독특한 집착에서 나왔다. 다른 이론물리학자들은 대체로 이론을 검증하기 위해 실험결과를 동원한 반면, 아인슈타인은 기본적인 법칙과 개념들을 이해하기 위해 사고실험을 사용했다. 그 법칙과 개념들이 어떤 실험결과로부터 나온 것인지를 살펴보고 문제점을 밝혀냈다. 상대성이론을 만들어가는 과정에서도 전자기학의 복잡한 수식이 아니라 단순하고 구체적인 실험상황에 주목했다. 빛과 같은 속도로 달려가며 빛을 관찰한다든지, 또는 자석과 금속고리를 각기 움직여본다든지 하는 것들이다. 새로운 원리를 익힐 때마다 이렇게 무수히 많은 사고실험을 반복했던 것이다.
또한 구체물을 이용한 시각화도 아인슈타인이 추구한 방법이었다. 시각화는 이론물리학 분야에서 특히 유용한 능력으로 인정되는데 그는 항상 자석과 금속고리 같은 구체물을 이용했다. 심지어 구체물이 아닌 것을 구체물로 바꾸어 시각화하기도 했다. 그의 첫 사고실험에서는 에테르의 진동을 마치 파도와 같이 직접 볼 수 있는 것으로 여겼고, 1905년 눈몬에서는 일정한 간격을 유지하는 두 점 사이의 거리를 막대기로 시각화했다. 이와같이 구체물을 이용한 시각화는 운동학적 문제를 탐구하는 데 효과적이었다.
오류를 인정하고 과감히 변신하는 점도 빼놓을 수 없는 창조성의 근원이다. 1914년 10월 아인슈타인이 중력에 관한 논문을 발표했을 때 그 논문은 수학적으로 미숙했고 물리적 논변도 틀린 것이었지만 아인슈타인은 자신의 논리를 납득시키는 데 전력을 다했다. 그러다 발표한 지 1년이 다 되어 자신의 논문이 오류였다는 것을 알아차리고는 곧 그전까지의 자신의 증명방법이 모두 틀렸음을 용감하게 인정했다.
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