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아름다운 이 세상, 대칭·경제성 덕분…윌첵 '뷰티풀 퀘스천'

등록 2018-06-15 07:28:00   최종수정 2018-06-25 09:41:56
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【서울=뉴시스】 신효령 기자 = 신이 만약 존재한다면 어떤 의도로 이 세계를 창조했을까? 역사적으로 이에 대한 해답은 세계를 바라보는 관점에 따라 분분했다.

모두가 공통적으로 인정하는 단 하나의 진리는 '우리를 둘러싼 이 세계는 아름답다'는 것이었다.

2004년 노벨물리학상 수상자 프랭크 윌첵(67) 미국 MIT 교수도 이에 동감했다. 세계를 하나의 예술작품에 비유했다. "이 세계는 물리학의 법칙을 따르며, 그 법칙은 아름다움을 내포하고 있다. 결국 이 세계는 본질적으로 아름다움을 가지고 있는, 하나의 놀라운 예술작품이다."

그가 쓴 '뷰티풀 퀘스천'은 과학의 역사를 통해 아름다운 세계에 대한 답을 논한 책이다.

윌첵에 따르면 자연에 내재돼 있는 '대칭'과 '경제성'이 세계가 아름답다고 느끼게 하는 요소다.

"예술가들은 자신만의 스타일을 갖고 있다. 르누아르의 특징인 희미한 색채와 렘브란트의 신비로운 그림자, 그리고 라파엘의 우아한 화풍에는 공통점이 거의 없다. 모차르트와 비틀스, 루이 암스트롱의 음악도 마찬가지이다. 이들의 음악을 듣고 누구의 곡인지 헷갈리는 사람은 없을 것이다. 이와 마찬가지로 물리적 실체에 투영된 아름다움에도 특별한 스타일이 존재한다. 자연은 예술가처럼 고유의 스타일을 갖고 있다. 자연의 예술을 음미하려면 자연만이 갖고 있는 스타일에 공감할 수 있어야 한다. 자연의 예술적 스타일은 크게 다음 두 가지로 요약된다. 대칭: 자연은 조화와 균형, 그리고 절묘한 비율을 통해 사랑을 구현한다. 경제성: 자연은 최소한의 방법으로 다양한 효과를 낳는다."

하지만 자연의 작동원리를 인간의 감각만으로 찾아내는 것은 불가능하다. 인간의 감각은 빛이나 색, 원자와 같은 구성 입자 등 자연이 본래 갖고 있는 요소 중에서 지극히 한정된 것만을 식별할 수 있기 때문이다.

윌첵은 이 눈에 보이지 않는 세계를 눈앞에 그려내기 위해 역사에 등장한 과학자와 예술가, 철학자들을 소환한다.

"일반적으로 대칭이란 '변화 없는 변화'를 의미한다. 수학적 대칭과 물리법칙 사이의 긴밀한 관계를 최초로 알아낸 사람은 독일 출신의 여성 수학자 에미 뇌터(1882~1935)였다. 뇌터의 정리는 다음과 같이 쓸 수 있다. '물리법칙이 어떤 변환에 대하여 대칭적이면 그에 해당하는 보존량이 존재한다.' 그녀는 에너지보존법칙이 '시간에 대한 물리법칙의 불변성으로부터 유도된 결과'임을 증명함으로써 법칙의 근원과 아름다움을 만천하에 드러냈다. 뇌터가 휘두른 수학 마술지팡이에 못생긴 개구리가 꽃미남 왕자로 돌변한 것이다. 이것은 물리학이 이룩한 가장 심오하고 위대한 업적 중 하나이다."

"자연을 바라보는 플라톤의 관점은 몇 가지 면에서 현대의 과학적 사고방식에 지대한 영향을 미쳤다. 플라톤의 '만물은 몇 가지 기본단위로 이루어져 있다'는 주장은 지금도 과학의 기초를 떠받치고 있다. 또한 '대칭으로부터 자연의 구조를 추적한다'는 플라톤의 아이디어는 지난 2000여 년 동안 과학(특히 물리학)을 견인해왔다. 현대물리학자들은 순수한 수학적 논리(특히 대칭 논리)를 통해 몇 개의 특별한 구조에 도달했고, 바로 여기서 자연의 기본 요소를 찾고 있다. 플라톤이 떠올린 자연의 가장 깊은 곳에 대칭이 존재한다는 아이디어는 물리적 실체를 이해하는 데 핵심적인 역할을 하고 있다. 자연의 구조에 대칭이 반영되어 있다는 것은 매우 과감한 발상이다."박병철 옮김, 552쪽, 2만5000원, 흐름출판

snow@newsis.com
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