랜덤한 세계를 탐구한다

다치바나 : 요네자와 씨의 안목으로 볼 때 학교에 남아서 연구할 학생과 아닌 학생이 명확히 구분될 것 같은데요.

요네자와 : 역시 창의성이 얼마나 있는가가 우수한 연구자를 결정하는 요인이지요. 아무리 많은 논문을 읽었다거나 다른 사람을 잘 따라잡는다든가, 그런 것은 별로 중요한 문제가 아니에요. 잔재주나 요령에 너무 밝아도 좋지 않아요. 그래서 대학 성적이 좋다는 것과 훌륭한 연구자가 된다는 것은 반드시 연관되지는 않는 것 같아요.

다치바나 : 창의성이 있고 없고는 어떤 점을 보면 알 수 있는데요?

요네자와 : 우선 학생에게 테마를 줍니다. 그 테마를 연구하는 과정 어딘가에서 막혔을 때 저는 이래라저래라 가르쳐주지 않아요. 그럴 경우, 한 방법이 통하지 않으면 다른 방법으로 해보는 자세로, 여러 각도에서 유연하게 물체를 볼 수 있는가 하는 것이 창의성을 가려내는 요점이지요.
… 좋은 물리학자가 되기 위한 첫 번째는 ability(능력)로, 이것은 역시 기본적인 능력이 필요하다는 말씀이겠지요. 두 번째는 memory(기억)라고 하셨어요. 무슨 뜻인가 하면, 지금 어떤 테마를 연구한다고 할 때 전혀 관계가 없는 테마에 대해서도, 여...다치바나 : 요네자와 씨의 안목으로 볼 때 학교에 남아서 연구할 학생과 아닌 학생이 명확히 구분될 것 같은데요.

요네자와 : 역시 창의성이 얼마나 있는가가 우수한 연구자를 결정하는 요인이지요. 아무리 많은 논문을 읽었다거나 다른 사람을 잘 따라잡는다든가, 그런 것은 별로 중요한 문제가 아니에요. 잔재주나 요령에 너무 밝아도 좋지 않아요. 그래서 대학 성적이 좋다는 것과 훌륭한 연구자가 된다는 것은 반드시 연관되지는 않는 것 같아요.

다치바나 : 창의성이 있고 없고는 어떤 점을 보면 알 수 있는데요?

요네자와 : 우선 학생에게 테마를 줍니다. 그 테마를 연구하는 과정 어딘가에서 막혔을 때 저는 이래라저래라 가르쳐주지 않아요. 그럴 경우, 한 방법이 통하지 않으면 다른 방법으로 해보는 자세로, 여러 각도에서 유연하게 물체를 볼 수 있는가 하는 것이 창의성을 가려내는 요점이지요.
… 좋은 물리학자가 되기 위한 첫 번째는 ability(능력)로, 이것은 역시 기본적인 능력이 필요하다는 말씀이겠지요. 두 번째는 memory(기억)라고 하셨어요. 무슨 뜻인가 하면, 지금 어떤 테마를 연구한다고 할 때 전혀 관계가 없는 테마에 대해서도, 여러 사람이 쓴 논문을 읽고 다른 사람이 고안해 낸 방법이 무엇인지 잘 기억해 두는 편이 좋다는 뜻이에요. 세 번째는 역시 physical intuition(물리적 직감)으로 막다른 길에 몰려서 더 이상 나아갈 수 없을 때, 먼저 physical intuition에 의지해 그 답에 도달하기 위해서는 어떻게 해야 할까 생각하는 방법이지요.
―제1장 물리학과의 만남, <우수한 과학자의 조건>, 36～39쪽


다치바나 : 과학사 중에서 "물리학은 끝났다"고 일컫던 시대가 또 있었나요?

요네자와 : 가끔 있었지요. 양자가설로 유명한 플랑크(Planck)가 학생 시절, 물리 선생님께 '이제부터 저는 무엇을 연구해야 좋겠습니까?’ 물었다고 해요. 그러자 선생님은 “에너지 보존법칙이 나와서 물리학은 빛나는 성과를 차지했다. 그러니 앞으론 에너지 보존법칙을 세분해 가는 정도 외에 대단한 문제는 남아 있지 않다”고 하셨대요.

다치바나 : 그게 언제쯤인가요?

요네자와 : 1875년 무렵이지요. 당시는 아직 엔트로피 증가의 법칙, 즉 열역학 제2법칙은 찾아내지 못한 상태였어요. 그런데 그 후 열역학 제2법칙이 발견되어 플랑크 자신이 양자역학의 발단이 되는 양자가설을 내세웠다는 이야기가 되지만……. 이 사건은 어떤 의미에서 매우 상징적이라고 생각해요. 마찬가지로 고온초전도체를 향한 열기도 단순한 소동이 아니라, 우리 물리학자들에게 "아직 뭔가가 남아 있다"는 것을 떠올리도록 해주는 계기였던 것 아닐까요.
―제3장 ‘물질’의 성질을 추구한다, <세기말에 일어난 물리학의 대발견>, 86～88쪽


요네자와 : 원두커피를 빻은 분말 안에는 분말의 입자와 입자 사이에 가느다란 통로가 생기는데, 이곳에 위에서 부은 뜨거운 물이 침투하여 스미기가 일어나는 것이니까, 같다고 볼 수 있지요.

다치바나 : 그런 스미기 문제라는 것은 현실에도 많이 있을 것 같군요.

요네자와 : 예, 쉽게 찾아볼 수 있어요. 나무를 심을 때 어느 정도의 간격으로 나무를 심어야 산불이 나도 불이 옮겨 붙지 않고 피해를 최소한으로 줄일 수 있는가 하는 문제를 흔한 예로 들 수 있어요. 또한 과수원에서 나무 병이 발생했을 때도 어느 정도의 간격으로 나무를 심어야 병의 전염을 최소한도로 막을 수 있을까 하는 문제도 마찬가지고요. 병이 전체에 스며든다면 과수원의 나무는 전멸해 버릴 테니까요.

이 스미기라는 아이디어는 예를 들어 도쿄 중심가에 화재가 발생했을 때 주위로 번지는 비율을 조사하는 거시적인 문제를 비롯해서, 미시적인 문제에 이르기까지 도처에서 마주칠 수 있어요. 이것이 미시적인 세계의 전자의 이야기와 닮은 점이 있다고 말씀드렸지요.
―제3장 ‘물질’의 성질을 추구한다, <랜덤이기 때문에 나오는 물성>, 115～116쪽


다치바나 : 물리학은 전환점에 서 있는 것이 아닌가 하셨는데, 만약 양자역학 다음에 올 새로운 물리학의 개념이 있다고 한다면 무엇이라고 생각하세요? 아까 복잡계의 문제는 뉴턴역학에서 국소적인 물리현상은 이해할 수 있어도 전체적인 현상을 통합적으로 이해할 수 없다는 것을 보여주었잖아요. 그 밖에 요소론으로 기술할 수 없는 것이 있다면 무엇이 있을까요?

요네자와 : 생물이 전형적인 예가 되겠지요. 최근 분자생물학이 발전하여 생물을 과감하게 작은 요소로 분해하고, 그 요소를 대상으로 연구가 진척되고 있지요. 그런데 분해해서 얻을 수 있는 요소, 생물의 경우에는 분자인데, 그것을 다시 한 번 조립해도 생명이 다시 돌아오지는 않지요. 예컨대 뇌의 복잡한 움직임이나 발생 등 현상의 메커니즘도 요소의 집합이라는 관점만으로는 이해할 수 없다는 생각이 들어요. 요소론과는 다른, 새로운 방법론이 필요하다는 견해를 가진 사람이 많지 않을까요. …물리학 연구자는 대개 오만하고 "생물을 포함하여 이 세상 모든 것은 물리의 언어로 설명할 수 있다"고 굳게 믿어버리는 구석이 있어요.

생물은 복잡해서 요소론만으로는 여러 가지 생명현상을 완벽하게 해명할 수 없다는 발상의 전환이 필요해요. 그런데도 살아 있는 것을 모두 물리학이라는 관점에서 다루다 보니, 저 역시 한 사람의 오만한 물리학자로서 사물을 생각하고 있구나 하는 것을 느껴요.
―제3장 ‘물질’의 성질을 추구한다, <요소론을 뛰어넘는 새로운 개념>, 135～138쪽


과학의 진보와 더불어 지식의 총량도 한없이 늘어만 갑니다. 그렇게 지식이 광범위해짐에 따라 한 사람이 담당할 수 있는 범위가 좁아지니까 세분화가 진행됩니다. 점점 더 어떻게도 손을 쓸 수 없는 지경에 이른 것은 아닐까 하는 절망감이 깊어질 따름입니다. 게다가 일반인의 입장에서는 ‘과학은 어려워서 모르겠어’ 하는 전제하에 귀도 막고 눈도 감아버리고 있어요. 과학을 다루는 잡지나 책이 좀처럼 팔리지 않는 것이 그 증거겠지요. …본래는 과학 저널리스트가 전문가와 일반인 사이의 격차를 메우는 역할을 해주지 않으면 안 되는 거지요. 하지만 그것도 제대로 잘 이루어지지 않아요.” ―제5장 사회 속의 과학을 말하다, <어떻게 과학을 알릴까>, 다치바나 다카시, 206～212쪽 ---본문중에서

21세기의 진정한 교양은 과학과 테크놀로지에 대한 이해에서 나온다!

일본 최고의 과학 저널리스트 다치바나 다카시와
세계적인 물성물리학자 요네자와 후미코 박사와의 기념비적인 대화
― 과학자, 과학저널리즘 그리고 과학자로 산다는 것

2002년 한 해는 일본 과학계의 축제였다. 고시바 마사토시 도쿄대학 명예교수가 노벨 물리학상을, 그리고 시마즈제작소의 학사 출신 연구원 다나카 고이치가 노벨 화학상을 수상했다. “일본은 올해 물리 및 화학상을 동시에 수상하여, 화학상에 한정시키면 3년 연속 수상이라는 눈부신 결과를 보였다. 이로써 자연과학계 수상자의 수는 덴마크와 함께 9명으로, 세계 랭킹 베스트 10에 해당된다.”(자료 출처: 닛케이산업신문, 2002년 11월 12일자)

12명의 노벨상 수상자를 배출, 과학기술의 대국으로 군림하는 일본 과학의 저력은 어디에서 비롯되었는가? 일본이 최근 장기불황, 사회침체 그리고 여느 선진국들처럼 이공계 기피라는 심각한 사회문제를 겪었다는 점에서 시사하는 바가 크다.

현재 우리나라에서도 이공계 기피의 원인은 여러 가지겠지만, 재미없고 어려운 과학교과서, 특히 과학에 대한 일상적 이해를 돕는 기반시설, 과학시설 등의 부재도 제기되고 있다. 지금의 교과서 문제는 ‘심지어 전문가들도 우리나라 과학교과서를 제대로 이해 못할 것’이라는 강한 비판이 제기되었을 정도다. 또 하나는 학교 문을 나섬과 동시에 자연과학에 대한 관심과는 담을 쌓는 우리의 문화와 환경에 있다. 그러나 사람들이 과학에 관심이 없는 것은 학교 시절부터 과학 교과서가 어렵고, 시중에 나와 있는 과학책들이 어렵고 재미가 없기 때문이다.

자연과학과 테크놀로지에 대한 이해가 없으면 과학기술이 주도하는 앞으로의 세계는 점점 더 이해하기 힘들어진다. 그런 점에서 일반인들의 과학에 대한 이해를 돕는 과학자와 과학 저널리스트의 역할은 매우 크다.

21세기를 살아가는 데 필요한 진정한 교양과 지식은 무엇인가?
지식의 두터운 피라미드 ― 우주와 진화, 뇌의 탐구 그리고 ‘아몰퍼스’에 이르기까지

지知의 거장이자 우리 시대 최고의 제너럴리스트, 다치바나 다카시는 『뇌를 단련하다』,『21세기 지의 도전』, 『도쿄대생은 바보가 되었는가』등 일련의 저작들을 통해, 21세기를 살아가는 데 필요한 진정한 교양과 지식이 무엇인가에 대해...21세기의 진정한 교양은 과학과 테크놀로지에 대한 이해에서 나온다!

일본 최고의 과학 저널리스트 다치바나 다카시와
세계적인 물성물리학자 요네자와 후미코 박사와의 기념비적인 대화
― 과학자, 과학저널리즘 그리고 과학자로 산다는 것

2002년 한 해는 일본 과학계의 축제였다. 고시바 마사토시 도쿄대학 명예교수가 노벨 물리학상을, 그리고 시마즈제작소의 학사 출신 연구원 다나카 고이치가 노벨 화학상을 수상했다. “일본은 올해 물리 및 화학상을 동시에 수상하여, 화학상에 한정시키면 3년 연속 수상이라는 눈부신 결과를 보였다. 이로써 자연과학계 수상자의 수는 덴마크와 함께 9명으로, 세계 랭킹 베스트 10에 해당된다.”(자료 출처: 닛케이산업신문, 2002년 11월 12일자)

12명의 노벨상 수상자를 배출, 과학기술의 대국으로 군림하는 일본 과학의 저력은 어디에서 비롯되었는가? 일본이 최근 장기불황, 사회침체 그리고 여느 선진국들처럼 이공계 기피라는 심각한 사회문제를 겪었다는 점에서 시사하는 바가 크다.

현재 우리나라에서도 이공계 기피의 원인은 여러 가지겠지만, 재미없고 어려운 과학교과서, 특히 과학에 대한 일상적 이해를 돕는 기반시설, 과학시설 등의 부재도 제기되고 있다. 지금의 교과서 문제는 ‘심지어 전문가들도 우리나라 과학교과서를 제대로 이해 못할 것’이라는 강한 비판이 제기되었을 정도다. 또 하나는 학교 문을 나섬과 동시에 자연과학에 대한 관심과는 담을 쌓는 우리의 문화와 환경에 있다. 그러나 사람들이 과학에 관심이 없는 것은 학교 시절부터 과학 교과서가 어렵고, 시중에 나와 있는 과학책들이 어렵고 재미가 없기 때문이다.

자연과학과 테크놀로지에 대한 이해가 없으면 과학기술이 주도하는 앞으로의 세계는 점점 더 이해하기 힘들어진다. 그런 점에서 일반인들의 과학에 대한 이해를 돕는 과학자와 과학 저널리스트의 역할은 매우 크다.

21세기를 살아가는 데 필요한 진정한 교양과 지식은 무엇인가?
지식의 두터운 피라미드 ― 우주와 진화, 뇌의 탐구 그리고 ‘아몰퍼스’에 이르기까지

지知의 거장이자 우리 시대 최고의 제너럴리스트, 다치바나 다카시는 『뇌를 단련하다』,『21세기 지의 도전』, 『도쿄대생은 바보가 되었는가』등 일련의 저작들을 통해, 21세기를 살아가는 데 필요한 진정한 교양과 지식이 무엇인가에 대해 끊임없이 발언해왔다.

“입시 위주의 교육, 이수 과목 축소로 편중된 공부만을 기계적으로 해온 학생들, 그 결과 심화된 학력저하 현상, 생물을 배우지 않는 의대생, 뉴턴 역학을 모르는 공대생, 물리와 수학을 공부하지 않고 진학하는 이공계생”이 지금의 문제를 보여준다. 다치바나 다카시는 여기서 교육 정책의 대안과 현대를 살아가기 위한 교양이란 무엇인가의 문제로 논의를 확장시킨다. 그 결과, 그의 ‘현대 교양과 지식의 필수 아이템’에는 ‘조사하고 작성하는 능력’과 함께, 현대 교양의 핵심으로 ‘인공물학, 뇌과학, 생명과학, 정보학 등 21세기 과학과 기술에 대한 이해’의 중요성이 강조된다.

그 이유는 그가 여러 과학 관련 저작에서 밝히고 있듯이, 바로 21세기의 진정한 교양은 과학과 테크놀로지에 대한 이해에서 비롯되기 때문이다. 무엇보다, 근본적으로는 지적 호기심, 특히 ‘인간과 문명에 대한 관심’이 그를 현대 문명의 핵심인 자연과학과 기술의 세계로 끌어들였다.

한 사람의 저널리스트에서 지금은 ‘일본 사회를 대표하는 지성인’으로 불리는 다치바나 다카시의 변신은 1980년대 후반부터 시작됐다. 첫 계기는 『우주로부터의 귀환』(1982), 『뇌사』(1985), 『원숭이학의 현재』의 성공이었다. 다치바나식 과학저널리즘의 기본 방법론은 ‘대화 형식’이다. 그는 전문가의 육성을 독자들에게 생생하고 쉽게 전해주는 ‘대화의 형식’ 즉 인터뷰를 시도한다. 이는 독자들의 궁금증을 대신해 기초적인 질문부터 차례차례 하여 본질적인 의문으로 옮겨가는, 간단하지만 효과적인 서술방식이다.(출처: 다치바나 다카시의 탐사저널리즘, 황영식, 2000)
신간『랜덤한 세계를 탐구한다』에서도 그는 본질적이고 기초적인 질문부터 시작해 첨단 물리학의 세계로 독자를 안내한다. 이는 한 단계씩 논의의 수준을 끌어올려 본질로 파고들어가며, 치밀하게 쌓아올린 벽돌마냥 견고하고 탄탄하게 논지를 전개하는 방식이다. 『랜덤한 세계를 탐구한다』에서 다치바나 다카시는 현대사회를 떠받치는 지식의 기본 구조라 할 수 있는 자연과학, 특히 그 지식기반이랄 수 있는 물리학의 세계에 대해 아몰퍼스 이론의 제1인자와 이야기를 나누고 있다.

21세기 새로운 물리학의 모습이 보인다
― 기존의 물리학에서 생명현상으로 이어지는 미래를 알고자 하는 독자들에게 권한다!

1960년대부터 자연과학의 방향은 크게 전환하여, 서로 통합되면서 ‘물질의 연구에서 생명의 연구’로 전환되고 있다. 다치바나 다카시와 요네자와 후미코는 물리학에 남겨진 난제로서 복잡계(Complex systems)를 언급하고 있다. 복잡계는 자연계를 구성하는 많은 구성 성분간의 다양하고 유기적인 복잡한 현상들의 집합체이다. 이 복잡계를 풀기 위하여 새로운 개념이 등장하고, 슈퍼컴퓨터와 새로운 실험방법론이 확립되고 있다. 그런데 이 복잡계를 풀기 위한 물리학이 생명현상의 해명에 연결될 가능성으로 점쳐지고 있다는 것이 저자들의 논지이다. 따라서 지금까지의 물리학에서 물질을 거쳐, 생명현상으로 이어지는 미래를 알고자하는 독자들에게 이 책을 권한다.

공동 저자인 요네자와 후미코 박사는 일본을 대표하는 과학자로-여성으로서는 최초로 일본 물리학회 회장을 지냈다-아몰퍼스 이론의 세계적인 권위자이며, 저명한 물성물리학자이다.

저자들은 1960년대 후반부터 본격적으로 연구가 진행된 아몰퍼스(비결정물질) 이야기를 양자역학에서 풀어나가고 있다. 아몰퍼스는 물성물리학의 한 분야이고, 물성물리학은 물성(物性)이라는 글자 그대로 물질의 성질을 밝혀내는 학문이다. 예를 들어 ‘왜 더운 물은 식어버리지?’나 ‘못은 자석에 달라붙는데, 유리는 붙지 않지?’와 같은 질문에 물 분자와 철 원자의 근본적인 특성을 설명하는 학문이다. 이런 원자들의 미시세계에는 우리 인간이 인식하는 지각능력으로는 설명할 수 없는 성질들이 발생하고, 이 현상을 해석하기 위해서는 양자역학을 이용해야만 한다. 이 물성물리학은 소립자론이나 원자핵물리학과 함께 현대 물리학의 하나의 축으로 존재하고 있다.

이번에 소개되는 신간 『랜덤한 세계를 탐구한다』는 과학저널리스트와 세계적인 물리학자와의 대담이다. 특히 자연과학 책치고는 드물게 ‘인터뷰’라는 형식을 통해, 독자들은 암호와도 같은 물리학의 복잡한 세계가 해독되는 경험뿐만 아니라, 한 사람의 과학자로 성장하는 과정, 과학자의 사회적 책임에 대한 생각, 물리학자의 인간적 면모 그리고 ‘지적인 즐거움이 넘치는 순수학문의 세계’를 실감나게 접할 수 있다. 이 책에서 우리는 과학의 대중화를 위한 과학저널리즘의 역할과 중요성, 과학저널리스트의 힘을 볼 수 있다.

국내 과학저널리즘의 풍성한 수확을 기대한다

『랜덤한 세계를 탐구한다』는 1990년대 초반에 출간되었다가, 일본에서 2001년에 헤이본사 과학 분야 문고로 재발간되었다. 10여 년 전의 책이지만, 그 내용은 조금도 퇴색되지 않았다.

오히려 이 책은 국내에서 일반인의 눈높이에 맞추어 아몰퍼스와 물성물리학을 본격적으로 다룬 첫 작품이 될 것이다. 이 책에서 주로 다루고 있는 분야인 물성물리학, 그리고 아몰퍼스 및 랜덤계를 다룬 한국어책, 특히 일반인을 대상으로 한 과학책은 아직도 국내에서 너무도 부족하다. 시중의 과학책들은 고전물리학을 인물 위주로 다루고 있거나, 일상생활에서 발견할 수 있는 물리현상, 아니면 우주론과 소립자같이 화려한 것만이 주목을 받으며 판매되고 있다.

태양전지, 광센서, 고강도 재료, 초전도 재료 등, 앞으로 아몰퍼스 분야의 연구는 우리 사회의 변화와 미래와도 많은 연관이 있다. “과학자가 되었고, 물리학을 선택했다는 게 너무나 기쁘다”고 말한 요네자와 후미코 교수, 그리고 뇌사 취재, 뇌과학, 영장류의 진화, 분자생물학의 세계 등 그 분야의 전문가들도 놀랄 정도로 과학 저널리즘의 완성도를 보여준 다치바나의 대담에서, 일반인들 역시 21세기 인간의 미래와 과학이 어떻게 전개될 것인지 알 수 있다.