'물리학자'에 해당되는 글 2건

  1. 2014.08.08 듣는 사람 - P. A. M. Dirac
  2. 2009.03.14 다케루치 가오루, [싸우는 물리학자] (2)

P. A. M. 디락의 생일 기념으로 The Second Creation(Robert P. Crease, Charles C. Mann, Rutgers University Press, New Jersey, 1996)의 5장 The Man Who Listened의 발췌번역입니다. 디락의 일화를 소개하는데 무게를 두었습니다.


[..]


젊은 과학자들이 첫 논문으로 과학계를 흥분시키고 모든 박사논문이 새로운 분야를 열어젖히던 때, 가장 많은 영향을 미친 것은 디락이었습니다. 양자이론에 대한 반감을 가졌던 아인슈타인이 마지막 고전물리학자라면, P. A. M. 디락(그는 항상 이렇게 서명했지요)은 첫 완전한 현대물리학자였습니다. 1984년 디락의 죽음 직전에 물리학자 실판 슈베버(Silvan Schweber)는 이렇게 평가했습니다. "디락은 양자역학의 주요 저자 중 하나일 뿐 아니라 양자전기역학의 개척자이며 양자장론의 주된 설계가이기도 합니다. 삼사십년대의 양자장론의 중요한 발전은 모두 디락의 작업에서 출발하고 있습니다"


환경은 그가 지독히 내성적이고 과묵하게 자라나도록 짜인 것처럼 보입니다. 디락은 1902년 8월 2일 영국 브리스톨(Bristol)에서 스위스 출신의 아버지 밑에 태어났습니다. 그의 아버지는 반사회적이라고 할 수 있을 정도로 활동이 없었습니다; 디락의 가족은 손님이 없었고, 놀러 나가지도 않았습니다. 자리가 부족했기 때문에 다른 가족들은 부엌에서 식사할 동안 디락은 아버지와 함께 식사했습니다. 아버지는 그가 불어를 배우기 좋을 것이라 생각해 자신과 불어로만 대화하도록 규칙을 만들었는데, 불어로는 자신을 표현할 방법을 못 찾아 조용했다고 디락은 회상했습니다. 대부분의 시간을 야외에서 홀로 산책하며 보냈던 디락은 질서와 대칭을 좋아했습니다. "내 대부분의 작업은 그냥 공식을 가지고 논 뒤 어떤 결과가 나오는지 본 것입니다. 다른 물리학자들도 같다고 생각하지는 않습니다; 물리적으로 전혀 의미가 없을지도 모르는 공식을 가지고 놀며 어떤 아름다운 수학적 관계가 있는지를 살피는 것은 제 특성인듯 합니다. 가끔은 물리적 의미가 있기도 합니다"


디락의 아버지는 사회성의 중요성을 무시했지만 좋은 교육의 필요성은 인식했고, 디락의 수학적 재능을 장려했습니다. 역사의 우연으로 이 재능은 더욱 클 수 있었습니다: 나이에 비해 이르게 전쟁으로 징집되어 텅 빈 고등반에 진학했거든요.[각주:1] 디락은 브리스톨 공과대학과 일부를 공유했던 머천트 벤처러 학교(Merchant Venturer's School)을 좋아했습니다. 부분적으로는 그가 거의 평생 이해할 수 없었던 철학과 미학을 중요히 여기지 않았기 때문이지요. 디락은 대학에 진학하면서 수학으로는 직업을 가질 수 없으리라 생각해 공학을 전공하기로 했습니다. 그는 좋은 학생이었으나 분야의 이론적인 부분에만 관심을 가졌습니다. 실무 훈련은 최악이었죠.


1921년 가을 공학 학위를 끝낸 디락은 직업을 구할 수 없었습니다. 재능있는 수학자가 공학과정을 밟는다는 것에 낙담했던 브리스톨 대학의 수학과 교수들은 수업료를 면제해주겠다고 제안했습니다. 달리 할 일이 없었던 디락은 그러기로 했지요. 명예 수학과정을 밟던 다른 유일한 학생은 물리에 사용될 수 있는 응용수학을 공부하기로 단단히 결심한 여학생이었습니다. 딱히 확신이 없었던 디락은 그녀의 목표를 따라갔고, 세기의 대 물리학자중 하나는 이렇게 활동을 시작했습니다.[각주:2]


디락은 물리를 무계획적으로 시작했던 때부터 말년까지 수학이 물리 발전의 열쇠라고 보았습니다. 그의 마지막 연설들 중 하나에서 그 신조가 드러납니다. "사람은 수학이 이끄는 방향을 따라야 합니다. [...] 사람은 그 끝에서 시작한 것과 전혀 다른 곳에 도착하더라도 수학적인 착상을 좇아야 합니다. [...] 수학은 물리적인 생각만 따라갔을 때 택하지 않았을 길도 갈 수 있게 해 줍니다"


디락은 브리스톨에서 상대론을 배웠고 매료되었습니다. 이학사를 취득한 후 1925년 케임브리지의 성 요한 대학(Saint John's College)에 진학하였고, 1927년 25세가 되었을 때의 양자역학에 대한 기여로 그가 세계에서 가장 중요한 물리학자중 하나라는 것이 확실해졌습니다.[각주:3]


명성은 그를 크게 변화시키진 못했습니다; 계속 과묵했던 디락을 만난 사람들은 자주 무례하다고 생각했습니다. 디락은 케임브리지 물리학 그룹의 명예회원이었으나 적은 학생을 키웠고, 학풍을 세우지도 않았으며, 실험가들과 드물게 대화했습니다. 1930년대 말을 실험실에서 보낸 새뮤엘 데본스(Samuel Devons)는 우리에게 말했습니다. "캐번디시 물리학회 모임이란 준격식적인 모임이 격주로 있었어요. 한 강연자가 들어오면 디락은 첫 줄에 앉아 듣곤 했죠. 그는 매우 드물게 입을 열었어요. 가끔 러더포드가 '그래서 이론하는 사람들은 어떻게 생각하나?'라고 찔러보곤 했죠. 러더포드는 이론이 일종의 사색에 불과하고 진짜는 실험에 있다고 믿었죠.[각주:4] 그리고 디락은 앉아 아무 말도 안 했습니다."


디락은 매우 정확하고 조심스럽게 말했기 때문에 매우 난해했습니다.[각주:5] 양자역학을 강의할 때 그는 강연대 뒤에 서서 그가 쓴 책을 읽어주었는데, 책에 더 이상 명료할 수 없게 적었다고 믿었기 때문입니다.1928년 라이덴(Leiden)에서 몇 개의 강연을 했을 때 폴 에렌페스트는 디락의 태도에 질려버렸습니다. 그 자리에는 H. B. G. 캐시미어도 있었는데, 회상하길 "(각 강연은) 완벽했습니다. 디락은 버릇대로 누군가 이해하지 못한다면 별 다른 설명을 하는 대신 매우 침착하게 정확히 동일한 내용을 반복했습니다. 보통은 충분했지만, 에렌페스트가 선호하는 방법은 아니었죠." 에렌페스트는 항상 사람이 어떻게 작업하는지를 보고 싶어했습니다. 캐시미어는 이어서 말했습니다. "한번은 에렌페스트가 디락에게 질문했고, 디락은 곧바로 답이 떠오르지 않았습니다. 그래서 디락은 칠판에 풀어보기 시작했죠. 그는 온 칠판을 자그마한 글씨로 채웠고, 에렌페스트는 그의 바로 뒤에 서서 무엇을 하고 있는지 보며 외쳤습니다. '애들아, 애들아-이걸 봐라! 이제 그가 뭘 하는지 알겠네!'[각주:6]"


[...]




이 이후는 디락의 작업에 대한 이야기입니다. 하이젠베르크가 발견한 불확정성 원리를 고전역학의 푸아송 괄호와 연결지어 해석하는 것과(더 보편적인 결과입니다) 양자전기역학의 발견, 디락방정식의 발견을 다루고 있고 디락방정식의 중요한 예측인 반전자의 존재에 대해 다루고 있습니다. 디락은 처음엔 디락방정식의 음에너지 해를 보고 양성자(당시만 해도 양전하를 가진 입자는 양성자 뿐이었습니다. 심지어 중성자도 발견되지 않았을 시기죠.)라고 생각했다고 하죠. 그리고 당시만 해도 미국은 예일대의 조시아 깁스[각주:7]를 제외하면 유럽에 비해 급이 떨어졌다고 하네요.

  1. 역주) 시기상으로는 일차대전인데, 이 당시만 해도 전쟁에 참여하는 것에 대한 낭만(?)같은 것이 있던 시절이라 학생들이 적었을 수도 있겠다는 생각이 드네요. [본문으로]
  2. 역주) 하고 싶은걸 하는게 아니라 할 수 있는걸 하는게 중요하다는 교수님의 일갈이 생각나는군요. 하... [본문으로]
  3. 역주) 디락은 1926년 봄 박사학위를 취득했습니다. 1년만에 박사라니... [본문으로]
  4. 역주) 책의 다른 부분을 보면 러더포드는 '간단하면서 본질적인 속성을 드러내는 실험'을 중요시했다고 나옵니다. 러더포드 산란 실험은 대표적인 '간단하고 본질적인 속성을 드러내는 실험'이죠. [본문으로]
  5. Dirac spoke so precisely and carefully that he approached the Delphic; (번역이 힘드네요) [본문으로]
  6. Kinder, Kinder! Schaut jetzt zu! Jetzt kann man sehen, wie er es macht! [본문으로]
  7. 사원수 대신 벡터미적분학을 도입했고 통계역학을 완성했다고 보시면 됩니다. [본문으로]

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예전에 다케우치 가오루 씨의 다른 글도 읽었던 적이 있었지요. 『밤의 물리학』이라는 책이었는데, 많은 부분은 이미 알고 있었던 내용이지만 그래도 재미있게 읽었던 책입니다. 저야 이 분야에 관심이 많은 사람이니 무난하게 소화했지만, 지식이 전무하신 분들께는 조금 어려울 수 있는 책이라고 생각합니다.

2009/01/07 - 다케우치 가오루, [밤의 물리학]

어쩌다가 관련 서적을 찾아보게 되었는데, 글쎄 이 책이 눈에 들어오더군요.

싸우는 물리학자 - 8점
다케우치 가오루 지음, 박재현 옮김, 전영석 감수/시공사

전 책이 물리학의 괴짜스러운 부분을 들추어냈던 이야기라면, 이 책은 괴짜 물리학자들의 이야기입니다. 내용은 사람끼리의 반목을 드러내었던 글과 사회와의 반목을 그려낸 글 이렇게 크게 둘로 구분지을 수 있습니다.

읽다 보니 제가 이름만 알고 있었던 몇몇 사람들이 실제로는 엄청난 획을 그은 일을 했었다는 것과 상당히 파란만장한 삶을 살았다는 말이 있어 놀랐습니다. 대표적인 예가 아하라노프-봄(Aharanov-Bohm) 효과의[각주:1] 봄입니다. 확실히 이 효과는 대단한 발견이긴 합니다만, 그가 매카시즘 열풍으로 미국에서 쫓겨났었다는 것은 몰랐던 사실이네요. 그리고 그의 세계관도 상당히 흥미롭습니다. 양자역학의 정통적인 해석인 코펜하겐 해석과는 전혀 다른 해석인데,[각주:2] 파동함수를 파면으로 보고 입자를 그 파면 위에서 물결에 휘둘리는 꽃가루로 보는 것이지요. 이 관점은 예전에 제가 공간을 파동함수를 매개하는 매개물들로 보면 어떨까 생각했던 것과[각주:3] 어느 정도 유사해서 관심이 가더군요.

그리고 친구들을 골려먹던 천재 물리학자의 이야기가 누구의 이야기인지 기억이 나지 않았었는데, 그게 바로 란다우(Landau)였군요. 전설적입니다. 동료 물리학자에게 '자네 노벨상 후보자에 올랐으니 논문 정리해서 오게나'라고 해 놓고서는 농담이었다고 했던 그 사람이라네요. 제 친구가 양자장론 독학한다고 보려던 책 중 하나가 란다우의 저서여서 이름을 기억하고 있었는데, 이런 사람인 것은 처음 알았습니다. 그나저나 왜 다 이렇게 못된 천재들이 많은 걸까요? 존 내시도[각주:4] 주변인을 아주 심하게 놀려먹었다는데(목숨을 건 장난을 자주 쳤다고 합니다 -_-;) 거 참...

가장 흥미로운 글은 아까 위에서의 범주에 들지 않는 상끼리의 비교입니다. 노벨상과 벤저민 프랭클린 메달을 비교한 글이었지요. 은근히 노벨상을 까는 분위기로 흐르는데, 뭐 역시 가장 좋은 것은 이런 상 분위기에 휩쓸리지 않고 제 갈길 가는것이겠지요. 연구하다 보니 상 받으라고 전화가 오더라, 이런 훈훈한 분위기(?)가 보편화되었으면 좋겠습니다. 그래도 우리나라에 한 사람 정도는 상을 받았으면 좋겠네요. 그래야지 돈이 갈 생각을 죽어도 안 하는 기초과학 부문에 투자도 하고 그럴텐데 말입니다.[각주:5]

오타는 그리 많지 않습니다. 191쪽에 어처구니없는 실수를 저지르기는 했지만(원서 제목을 적는데 알파벳 하나를 밖에 남겨두는 실수를 저질렀습니다.) 내용 상에는 큰 하자는 없습니다. 번역은 일어를 번역한 것이라 그런지 잘 된 편이구요.

주된 내용은 물리학자들의 연구 업적보다는 그들의 사상과 생활 전반에 대한 것이니 물리의 물자도 모르는 분도 쉽게 읽으실 수 있습니다. 전 제 관심(전공??;;) 분야라서 재미있게 읽었지만 물리에 전혀 관심이 없으신 분들도 재미있게 읽으실 것이라는 장담은 못하겠군요.
  1. 아하라노프-봄 효과는 전자기장이 물리적 실체인지 전자기 포텐셜이 물리적 실체인지를 밝혀내는데 공헌한 특이한 현상입니다. 숙제로 공부했던 적이 있어서 특히 기억에 남는 효과이지요. 자세한 설명은 부담스러우니 다음 사이트로 넘기겠습니다. http://en.wikipedia.org/wiki/Aharonov-Bohm_effect [본문으로]
  2. 코펜하겐 해석은 '측정 전에는 그 물체는 존재하지 않는다'라는 기존의 관점과 상이한 해석으로 유명합니다. 그러니까 이런 말과 같은 것이지요. '아무도 없는 숲 속에서 사과가 떨어졌다. 사과가 떨어지면서 난 소리는 아무도 듣지 못했으므로, 사과가 떨어지면서 소리는 나지 않았다'. 대안적인 해석으로는 다세계해석(사건이 일어날 때마다 세계가 분열한다는 관점) 등이 있습니다. [본문으로]
  3. 소리는 공기가 없으면 전파되지 못합니다. 이것과 비슷한 원리로, 파동함수가 전파되기 위해서는 파동함수가 흘러갈 수 있는 공기와 같은 매질이 있어야 한다는 생각이었습니다. [본문으로]
  4. 뷰티풀마인드의 존 내시입니다. 내쉬 균형으로 1994년 노벨 경제학상을 수상했지요. [본문으로]
  5. 제 친구 녀석이 한국에서는 안 살 것이라면서 빨리 해외로 나가서 학위나 취득해야겠다던데 솔직히 할말은 없더군요. 저도 제가 하고 싶은 것 하려면 이 땅에서는 못 사는 것 잘 아니까 말입니다. 제가 지원 과 바꾼 이유가 그거라니까요. [본문으로]

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    물리에 관심이 없어도 재미있겠는데요. ^^

    2009.03.14 23:28

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