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[인터뷰] 황호성_AI로 풀어가는 우주의 비밀: AI는 42보다 더 나은 답을 줄 수 있을까?｜제33회 서울대 자연과학 공개강연_"과학 그리고 인공지능"

천문학은 광활한 우주를 탐구하는 학문으로, 그 본질은 매우 복잡하고 비선형적인 체계입니다. 우주가 우리가 예상하는 방식대로만 움직이지 않기에, 이를 물리 법칙만으로 설명하고 예측하는 일은 천문학자들에게 매우 고된 과제였습니다. 이러한 복잡계의 난제를 해결하기 위해 현대 천문학은 인공지능이라는 강력한 도구를 도입하기 시작했습니다. 인공지능은 복잡하게 얽힌 우주의 행동 방식을 파악하는 데 탁월한 능력을 발휘하며, 기존의 수식만으로는 풀기 어려웠던 비선형적 문제들을 해결할 수 있는 새로운 길을 열어주고 있습니다. 천문학 연구 현장에서 인공지능은 크게 두 가지 형태로 기여하고 있습니다. 먼저 언어 모델은 방대한 양의 논문을 분석하고 학습하는 시간을 획기적으로 단축해 주어 연구의 효율성을 높여줍니다. 반면 기계 학습은 과학적 난제를 해결하는 직접적인 수단이 됩니다. 물리적 지식만으로는 답을 도출하기 힘든 지점에서 기계 학습은 데이터 속에 숨겨진 패턴을 통해 답을 먼저 제시하며, 연구자들은 그 결과가 도출된 과정을 역으로 추적함으로써 우주의 작동 원리를 깊이 있게 이해하게 됩니다. 이는 인공지능이 단순한 도구를 넘어 연구 파트너로 진화했음을 보여줍니다. 인공지능의 진가는 우리 눈에 보이지 않는 암흑물질 연구에서 명확히 드러납니다. 암흑물질은 빛을 내지 않아 직접 관측이 불가능하지만, 우주 전체의 구조를 형성하는 핵심 요소입니다. 연구팀은 인공지능이 보이지 않는 존재를 예측할 수 있을 것이라는 가설 아래 연구를 진행했고, 그 결과 우주 전체에 걸친 암흑물질의 분포를 파악하는 성과를 거두었습니다. 인공지능이 미세한 규모부터 거시적인 규모까지 암흑물질의 배치를 유용하게 찾아내는 것을 보며, 천문학자들은 데이터 기반의 새로운 탐사 방식이 가진 놀라운 잠재력을 다시금 확인하게 되었습니다. 첨단 기술의 발달에도 불구하고 인공지능은 여전히 인간의 질문에 의존하는 특성을 가집니다. 인공지능은 '우주가 어떻게 진화하는가'와 같은 기술적인 질문에는 명쾌한 답을 내놓지만, '우주가 왜 시작되었는가'와 같은 근원적인 질문에 대한 답은 여전히 인간의 영역에 남아 있습니다. 질문이 올바르지 않으면 인공지능 역시 엉뚱한 답을 내놓기 때문에, 연구의 올바른 방향을 제시하는 것은 과학자의 몫입니다. 결국 인공지능은 인간이 던지는 질문의 깊이에 따라 그 활용 가치가 결정되며, 인간의 철학적 사고와 사유의 힘은 기술이 대체할 수 없는 핵심 역량으로 남을 것입니다. 미래의 천문학은 인공지능과 인간이 협력하여 우주의 정답에 더 가까이 다가가는 과정이 될 것입니다. 방대한 빅데이터를 다루는 천문학 분야에서 인공지능은 데이터를 가공하고 힌트를 제공하는 훌륭한 조력자가 될 것이며, 과학자들은 이를 토대로 우주의 과거와 현재, 그리고 미래를 그려나갈 것입니다. 기술이 아무리 변하더라도 책을 읽고, 깊이 생각하며, 질문을 던지는 과학자의 기본 철학은 변하지 않습니다. 이러한 기본기를 갖춘다면 인공지능 시대에도 우주의 궁극적인 비밀을 밝혀내는 주체로서 그 역할을 다할 수 있을 것입니다.

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천문학
융합

[강연] 2024 '노벨상 해설강연' by 조정효, 백민경, 이준호 l 고등과학원&카오스재단

2024년 노벨 물리학상은 인공지능의 기초를 닦은 존 홉필드와 제프리 힌턴에게 돌아갔습니다. 이들은 물리학의 통계적 원리를 활용해 인공신경망이 정보를 저장하고 학습하는 초기 모델을 고안했습니다. 홉필드 모델은 물리학의 에너지 지평 개념을 도입하여 불완전한 정보에서 원래의 패턴을 복원하는 기억의 원리를 설명했습니다. 이는 현대 딥러닝의 이론적 토대가 되었으며, 물리학적 통찰이 어떻게 첨단 기술의 근간이 될 수 있는지를 보여주는 상징적인 사례로 평가받습니다. 인공신경망은 이제 단순한 계산 도구를 넘어 인간의 지능을 모사하는 핵심 기술로 자리 잡았습니다. 제프리 힌턴은 홉필드의 아이디어를 확장하여 볼츠만 머신과 오차 역전파 알고리즘을 발전시켰습니다. 그는 데이터의 확률 분포를 학습하는 생성 모델의 원형을 제시하며, 인공지능이 단순한 분류를 넘어 새로운 정보를 생성할 수 있는 가능성을 열었습니다. 특히 층을 깊게 쌓은 심층신경망의 학습 가능성을 증명함으로써 오늘날의 생성형 AI 시대를 가능케 했습니다. 이러한 성과는 물리학적 통찰이 복잡한 데이터 처리 시스템의 효율성을 극대화하는 데 결정적인 역할을 했음을 시사합니다. 이는 인공지능 발전의 역사에서 물리학이 수행한 중추적인 역할을 다시금 확인시켜 줍니다. 노벨 화학상은 단백질 구조 예측과 설계 분야에서 혁신을 일으킨 데이비드 베이커, 데미스 허사비스, 존 점퍼가 수상했습니다. 단백질은 생명 현상을 수행하는 핵심 일꾼으로, 그 기능을 이해하려면 복잡하게 접힌 3차원 구조를 파악하는 것이 필수적입니다. 구글 딥마인드의 알파폴드는 인공지능을 활용해 수십 년간 난제로 남아있던 구조 예측 문제를 해결했습니다. 이는 실험에 수년이 걸리던 작업을 단 몇 분 만에 처리할 수 있게 함으로써 생명과학 연구의 패러다임을 완전히 바꾸어 놓았습니다. 이제 과학자들은 방대한 단백질 데이터를 바탕으로 생명의 신비를 더욱 빠르게 파헤치고 있습니다. 데이비드 베이커 교수는 인공지능을 활용해 자연계에 존재하지 않는 새로운 단백질을 설계하는 데 성공했습니다. 그는 단백질이 형성되는 물리적 원리를 바탕으로 특정 기능을 수행할 수 있는 아미노산 서열을 계산해내는 '로제타'와 'RF디퓨전' 모델을 개발했습니다. 이를 통해 질병 치료를 위한 정밀 약물 전달체나 환경 오염을 해결할 플라스틱 분해 효소 등을 맞춤형으로 제작할 수 있는 길이 열렸습니다. 단백질 설계 기술의 발전은 인류가 직면한 난치병과 환경 문제를 해결할 강력한 무기가 될 것입니다. 이는 기초 과학의 원리가 인공지능이라는 도구를 만나 실질적인 인류의 혜택으로 전환된 사례입니다. 노벨 생리의학상은 예쁜꼬마선충 연구를 통해 마이크로RNA를 발견한 빅터 앰브로스와 게리 러브컨에게 수여되었습니다. 이들은 아주 작은 벌레인 선충의 발생 과정을 추적하던 중, 단백질 정보를 담고 있지 않은 아주 작은 RNA 조각이 유전자 발현을 조절한다는 사실을 우연히 발견했습니다. 이는 기존의 생명 중심 원리에서 설명하지 못했던 새로운 유전자 조절 층위를 밝혀낸 것입니다. 아주 단순한 생명체에 대한 호기심이 생명 과학의 근본적인 원리를 뒤흔드는 거대한 발견으로 이어진 셈입니다. 이 발견은 생명체가 얼마나 정교한 시스템을 통해 스스로를 통제하는지 보여주는 중요한 이정표가 되었습니다. 마이크로RNA는 선충뿐만 아니라 인간을 포함한 고등 생물에게도 진화적으로 잘 보존되어 있으며, 세포의 성장과 분화에 결정적인 역할을 합니다. 특정 마이크로RNA의 이상은 암이나 유전병 등 다양한 질병의 원인이 되기도 합니다. 이 발견은 유전자가 단순히 단백질을 만드는 설계도에 그치지 않고, 그 발현 시기와 양을 정밀하게 조절하는 복잡한 시스템임을 증명했습니다. 현재는 이를 활용한 새로운 진단 기술과 치료제 개발 연구가 활발히 진행되며 인류의 건강 증진에 기여하고 있습니다. 작은 분자 하나가 생명 현상의 거대한 흐름을 조절한다는 사실은 현대 의학에 새로운 지평을 열어주었습니다. 2024년 노벨상은 과학의 새로운 도구로서 인공지능의 위상을 공고히 하는 동시에, 기초 과학의 끈질긴 탐구 정신이 얼마나 중요한지를 일깨워 줍니다. 인공지능은 방대한 데이터를 분석하고 예측하는 강력한 도구이지만, 그 도구를 어디에 사용할지 결정하고 새로운 질문을 던지는 것은 여전히 인간의 몫입니다. 물리학, 화학, 생물학의 경계가 허물어지는 융합의 시대에서, 기초 과학에 대한 깊은 이해와 창의적인 상상력은 인류의 지식을 확장하고 미래의 난제를 해결하는 가장 확실한 열쇠가 될 것입니다. 과학자들의 끊임없는 도전은 인공지능이라는 날개를 달고 더욱 먼 미래를 향해 나아가고 있습니다.

백민경, 이준호, 조정효

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물리학
화학
생명과학

[토크] 우리는 '카산드라의 저주'에 걸려있다_과학자들의 방과 후 수다_3편 | 3편

과학과 유사과학을 구분하는 경계 설정의 문제는 과학철학에서 매우 중요한 화두입니다. 우리는 흔히 과학이 객관적인 진리라고 믿지만, 어떤 이론이 과학적 체계를 갖추었는지 판단하는 기준은 생각보다 복잡합니다. 단순히 실험 데이터가 많다고 해서 과학이 되는 것은 아니며, 그 논리적 구조와 검증 가능성이 핵심적인 역할을 합니다. 이러한 경계에 대한 논의는 현대 사회에서 넘쳐나는 정보들 중 무엇을 신뢰할 것인지 결정하는 기초가 됩니다. 과학적 방법론의 핵심 중 하나는 칼 포퍼가 제시한 반증 가능성입니다. 진정한 과학 이론은 어떤 조건에서 자신의 주장이 틀릴 수 있는지를 명확히 제시해야 합니다. 반면 유사과학은 어떤 비판이나 반대 증거가 나타나도 이를 교묘하게 회피하며 자신의 정당성을 주장하는 경향이 있습니다. 이러한 태도는 지식의 발전을 가로막고, 닫힌 체계 안에서 확증 편향을 강화하는 결과를 초래합니다. 따라서 비판적 검토를 수용하는 태도가 과학의 본질이라 할 수 있습니다. 음모론은 유사과학이 대중에게 침투하는 가장 대표적인 형태 중 하나입니다. 아폴로 11호 달 착륙이 조작되었다는 주장은 수십 년간 지속되어 온 유명한 음모론입니다. 이들은 사진 속의 그림자나 깃발의 움직임 같은 단편적인 현상을 근거로 내세우며 거대한 과학적 성과를 부정합니다. 하지만 이러한 주장들은 대개 과학적 원리를 오해하거나 의도적으로 왜곡한 경우가 많으며, 정밀한 재검증을 거치면 그 논리적 허점이 명확하게 드러나게 됩니다. 사람들이 왜 이토록 음모론이나 유사과학에 매료되는지 이해하기 위해서는 인간의 심리적 기제를 살펴볼 필요가 있습니다. 복잡하고 불확실한 세상에서 명쾌하고 단순한 설명을 제공하는 음모론은 심리적 안정감을 줄 수 있습니다. 또한 자신만이 특별한 진실을 알고 있다는 우월감은 소속감과 자존감을 높여주는 도구가 되기도 합니다. 이러한 심리적 요인은 객관적인 사실보다 주관적인 믿음을 우선시하게 만들어, 과학적 사실을 외면하게 만드는 강력한 동기가 됩니다. 정통 과학은 동료 평가와 재현성이라는 엄격한 검증 과정을 거칩니다. 하나의 논문이 발표되기까지 수많은 전문가의 비판적 검토를 견뎌내야 하며, 다른 연구자들에 의해 동일한 결과가 반복적으로 확인되어야 비로소 지식으로 인정받습니다. 유사과학은 이러한 투명한 검증 절차를 생략한 채 대중의 감성이나 직관에 호소하는 경우가 많습니다. 과학적 지식은 개인의 신념이 아니라, 공동체의 치열한 검증을 통해 쌓아 올린 인류 공동의 자산임을 잊지 말아야 합니다. 유사과학의 확산은 단순히 개인의 취향 문제를 넘어 사회 전체에 심각한 위협이 될 수 있습니다. 잘못된 의학 정보는 공중보건을 위협하고, 기후 변화 부정론은 인류의 미래를 위한 정책 결정을 방해합니다. 과학의 이름을 빌려 대중을 기만하는 행위는 사회적 비용을 발생시키고 합리적인 의사결정 구조를 무너뜨립니다. 따라서 유사과학을 식별하고 이에 대응하는 능력은 현대 시민이 갖추어야 할 필수적인 소양이며, 이는 교육과 소통을 통해 강화되어야 할 부분입니다. 결론적으로 과학과 유사과학을 구분하는 것은 지적인 유희를 넘어 우리 삶의 안전과 발전을 지키는 일입니다. 과학적 사고방식은 단순히 지식을 암기하는 것이 아니라, 끊임없이 질문하고 증거를 바탕으로 판단하는 태도를 의미합니다. 우리는 정보의 홍수 속에서 비판적 사고의 끈을 놓지 말아야 하며, 과학이 가진 겸손함과 엄밀함을 존중해야 합니다. 합리적인 사회를 만들기 위해 과학적 문해력을 높이려는 노력은 앞으로도 계속되어야 할 중요한 과제입니다.

신예리, 윤성철, 이현숙, 정하웅

카오스재단과학자들의 방과 후 수다

물리학
생명과학
천문학

[토크] 인간vs인공지능, 노벨상의 주인공은?!_과학자들의 방과 후 수다_2편 | 2편

비만이 전염된다는 연구 결과는 매우 흥미로운 시사점을 던져줍니다. 통계에 따르면 가장 친한 친구가 비만일 경우 본인이 비만이 될 확률이 57%나 높아지며, 형제나 배우자 사이에서도 유사한 경향이 나타납니다. 이는 단순히 바이러스처럼 옮는 것이 아니라, 함께 식사하고 어울리는 과정에서 생활 습관과 가치관이 비슷해지기 때문입니다. 이러한 '사회적 전염' 현상은 우리가 맺고 있는 사회적 관계가 개인의 신체적 상태와 건강에 얼마나 깊은 영향을 미치는지를 잘 보여주는 사례라고 할 수 있습니다. 비만의 사회적 전염 이면에는 우리 몸속 미생물 생태계인 '마이크로바이옴'이 존재합니다. 장내에 서식하는 수많은 미생물은 우리가 섭취한 음식물을 바탕으로 다양한 대사 산물을 만들어내며 건강과 질병의 상태를 결정짓습니다. 나쁜 장내 세균이 내뿜는 물질은 비만뿐만 아니라 대사성 질환의 직접적인 원인이 되기도 합니다. 결국 건강을 유지한다는 것은 단순히 칼로리를 조절하는 것을 넘어, 우리 몸 안의 미생물들이 건강한 균형을 이룰 수 있도록 관리하는 정교한 과정이라 할 수 있습니다. 최근 제약 시장에서 가장 주목받는 분야는 GLP-1 계열의 비만 치료제입니다. 본래 제2형 당뇨병 치료를 목적으로 개발되었으나, 뛰어난 체중 감량 효과가 입증되면서 항암제 시장을 위협할 정도로 거대한 규모로 성장했습니다. 비만은 단순한 외모의 문제를 넘어 암, 심장병, 염증성 질환 등 수많은 병증의 근원이기에 이를 해결하는 치료제의 등장은 인류 건강 증진에 획기적인 기여를 하고 있습니다. 특히 부작용이 상대적으로 적다는 점은 이 약물이 대중적인 관심을 받는 주요한 이유가 됩니다. 과학적 업적의 가치를 인정하는 최고의 영예인 노벨상은 시대의 흐름에 따라 그 평가 기준이 조금씩 변해왔습니다. 때로는 독창적인 발견을 한 사람보다 이를 실생활에 응용하여 큰 파급력을 일으킨 연구자가 주목받기도 하며, 수상 인원 제한으로 인해 뛰어난 공헌자가 제외되는 논란이 발생하기도 합니다. 하지만 노벨상의 본질은 결국 인류에게 지대한 공헌을 한 발견을 기리는 데 있습니다. 최근 mRNA 백신 기술의 수상 사례처럼, 과학이 인류가 직면한 거대한 문제를 해결하는 방식에 대한 가치가 점점 더 중요해지고 있습니다. 인공지능 기술의 비약적인 발전은 이제 과학 연구의 패러다임 자체를 바꾸고 있습니다. 구글 딥마인드가 개발한 '알파폴드'는 생물학의 오랜 난제였던 단백질 구조 예측을 성공적으로 수행하며 신약 개발과 분자 생물학 연구에 혁신을 가져왔습니다. 이제 과학자들은 실험실에서 직접 구조를 분석하기에 앞서 AI가 예측한 데이터를 활용하여 연구의 효율성을 극대화합니다. 이러한 도구의 등장은 인간의 지적 능력을 확장하며, 과거에는 상상하기 힘들었던 속도로 지식의 지평을 넓히는 중요한 전환점이 되고 있습니다. 하지만 거대 언어 모델 중심의 AI 발전에는 명확한 한계와 과제도 존재합니다. 모델의 크기를 키울수록 기하급수적으로 늘어나는 전력 소모와 고품질 학습 데이터의 고갈 문제는 지속 가능성에 대한 의문을 제기합니다. 단순히 규모를 확장하는 것만으로는 진정한 지능의 진보를 이루기 어렵다는 지적도 나옵니다. 복잡계 과학의 관점에서 볼 때, 진정한 지능은 개별 요소들의 단순한 합이 아니라 그들 사이의 유기적인 상호작용을 통해 자연스럽게 발현되는 '창발'의 결과물이어야 하기 때문입니다. 과학은 인간의 경험 세계를 확장하고 우리가 보지 못했던 영역을 보게 해주는 숭고한 활동입니다. 제임스 웹 우주망원경이 우주의 기원을 탐구하며 인류의 시야를 넓히듯, 과학은 끊임없이 새로운 질문을 던지며 진보합니다. 그러나 모든 가치가 데이터와 논리로만 설명되는 것은 아닙니다. 와인 한 잔의 가치가 수치화된 점수보다 함께 마시는 사람과의 즐거운 교감에 의해 결정되듯, 과학적 발견 역시 인간의 삶과 따뜻하게 연결될 때 진정한 의미를 갖습니다. 결국 과학의 궁극적인 목적은 인류의 삶을 더 풍요롭게 만드는 데 있습니다.

신예리, 윤성철, 이현숙, 정하웅

카오스재단과학자들의 방과 후 수다

물리학
생명과학
천문학

[연구뭐하지?] 과학이란 무엇인가? 과학에 대한 철학적 탐구_천현득 교수 | 서울대학교 “과학철학 연구실”

과학학은 과학을 직접 실험하거나 수학적으로 연구하는 대신, 인문학적이고 사회과학적인 관점에서 과학의 본성을 탐구하는 학문입니다. 과학철학자는 나무가 모여 있는 숲을 보듯 한 걸음 물러나 과학사, 과학철학, 과학사회학의 관점에서 과학을 분석합니다. 유전자가 무엇인지와 같은 개념적 질문부터 과학과 사이비 과학을 구분하는 기준, 그리고 생물학이 물리학으로 환원될 수 있는지와 같은 방법론적 문제까지 폭넓게 다룹니다. 이러한 탐구는 우리가 당연하게 받아들이는 과학적 지식의 근간을 다시 생각하게 합니다. 현대 과학철학에서는 토마스 쿤의 철학을 재해석하고 과학적 이해의 조건을 연구하며, 특히 인공지능이 사회에 미치는 영향을 탐구하는 작업이 중요하게 다뤄집니다. 과학적 이해란 단순히 설명을 듣는 것을 넘어 세계를 파악하는 상태를 의미하며, 인공지능 연구에서는 기술의 급격한 발전이 가져올 윤리적 쟁점들을 분석합니다. 이는 과학이 단순히 기술적 진보에 그치지 않고 인간 사회와 어떻게 상호작용하는지를 철학적으로 성찰하는 과정입니다. 복잡한 현대 과학의 흐름 속에서 철학은 길을 잃지 않게 돕는 나침반 역할을 수행합니다. 과학에서 사용하는 과학적 모형은 실제와는 다른 일종의 '거짓말'을 포함하고 있습니다. 예를 들어 물리 문제를 풀 때 마찰력이 없다고 가정하는 것은 현실과 다르지만, 우리는 이 과학적 모형을 통해 정확한 예측과 설명을 수행합니다. 과학철학은 이처럼 과학적 모형이 사실이 아님에도 불구하고 어떻게 우리에게 유용한 과학적 이해를 제공하는지 그 메커니즘을 추적합니다. 추상적인 철학적 논증과 실제 과학 현장의 활동을 연결하는 작업은 과학철학만이 가진 독특한 매력이며, 현실과 밀접하게 맞닿아 있는 철학의 면모를 잘 보여줍니다. 인공지능 윤리는 기술의 자율성과 불투명성에서 비롯되는 다양한 문제를 다룹니다. 자율주행차나 살상 무기 시스템처럼 인간의 직접적인 통제를 벗어난 기술은 책임의 소재를 묻게 하며, 방대한 데이터를 학습하는 과정에서 발생하는 프라이버시 침해나 편향성 문제도 심각합니다. 특히 챗봇이 특정 집단을 차별하거나 사회적 편견을 그대로 반영하는 현상은 기술이 결코 가치 중립적이지 않음을 시사합니다. 이러한 쟁점들을 분석하고 대안을 모색하는 것은 현대 과학기술 사회에서 필수적인 과제입니다. 철학적 사고를 명료하게 만드는 가장 좋은 방법은 자신의 언어로 글을 쓰는 것입니다. 단순히 정보를 습득하는 것을 넘어 질문을 던지며 읽고, 타인의 주장을 합리적으로 재구성해 비판하는 훈련이 필요합니다. 현대 사회는 이미 과학기술이 지배하는 시대이기에, 기술의 활용법을 익히는 것만큼이나 그 근본 원리와 사회적 파급력을 고민하는 철학적 태도가 중요합니다. 과학이 무엇인지 더 근본적으로 질문하는 사람들이 많아질 때, 우리는 기술의 속도에 매몰되지 않고 더 나은 미래를 설계할 수 있을 것입니다.

천현득

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융합

[강연] 우주의 언어, 미적분_by 박권 / 2023 가을 카오스강연 'INCREDIBLE QUANTUM' 1강 | 1강

우리는 종종 영화 속에서 펼쳐지는 경이로운 상상력이 실제 과학적 사실과 얼마나 맞닿아 있는지 궁금해하곤 합니다. 물리학은 단순히 복잡한 수식의 나열이 아니라, 우리가 살아가는 우주의 근본적인 작동 원리를 탐구하는 학문입니다. 특히 현대 물리학의 정수라고 할 수 있는 상대성이론과 양자역학은 시간과 공간에 대한 우리의 고정관념을 완전히 뒤흔들어 놓았습니다. 영화는 이러한 난해한 개념들을 시각적으로 구현함으로써 대중이 과학적 상상력의 지평을 넓히는 데 중요한 가교 역할을 수행합니다. 아인슈타인의 상대성이론은 시간이 누구에게나 일정하게 흐른다는 절대적 시간관을 무너뜨렸습니다. 중력이 강한 곳이나 빠른 속도로 이동하는 물체에서는 시간이 상대적으로 느리게 흐른다는 사실은 이제 현대 물리학의 상식이 되었습니다. 이러한 시공간의 왜곡은 우주의 거대한 구조를 이해하는 핵심 열쇠가 됩니다. 우리는 이를 통해 우주가 단순히 텅 빈 공간이 아니라, 물질과 에너지가 상호작용하며 끊임없이 변화하는 역동적인 무대임을 깨닫게 됩니다. 시간의 흐름을 결정짓는 또 다른 중요한 개념은 바로 엔트로피입니다. 열역학 제2법칙에 따르면 고립계의 엔트로피는 항상 증가하는 방향으로 나아갑니다. 이는 질서 있는 상태에서 무질서한 상태로의 변화를 의미하며, 우리가 과거와 미래를 구분할 수 있는 유일한 물리적 근거가 됩니다. 만약 엔트로피의 흐름을 거스를 수 있다면 시간의 방향 또한 바뀔 수 있다는 상상은 과학적 호기심을 자극하는 매력적인 주제이며, 이는 우주의 인과율에 대한 깊은 통찰을 제공합니다. 현대 물리학의 '블록 우주' 이론은 과거, 현재, 미래가 이미 4차원 시공간 속에 하나의 덩어리로 존재한다고 설명합니다. 우리가 느끼는 '지금'이라는 순간은 거대한 영화 필름의 한 장면과 같으며, 전체 필름은 이미 완성되어 있다는 관점입니다. 이러한 시각은 자유 의지와 결정론에 대한 깊은 철학적 질문을 던집니다. 모든 사건이 시공간 속에 고정되어 있다면, 우리가 내리는 선택은 어떤 의미를 갖는지에 대해 물리학은 새로운 해석의 가능성을 열어주며 우리를 사유의 세계로 안내합니다. 양자역학의 등장은 고전역학이 가졌던 결정론적 세계관에 커다란 균열을 일으켰습니다. 미시세계의 입자들은 확정된 위치와 속도를 갖는 대신, 확률적인 중첩 상태로 존재합니다. 이는 관측하기 전까지는 아무것도 결정되지 않았다는 놀라운 결론으로 이어집니다. 불확정성 원리는 우주가 근본적으로 우연과 확률에 기반하고 있음을 시사하며, 이는 인간이 자연을 완벽하게 예측하고 통제할 수 있다는 오만을 내려놓게 만듭니다. 이러한 불확실성은 오히려 우주의 신비로움을 더해줍니다. 관찰자의 존재가 대상의 상태를 결정한다는 양자역학의 해석은 주관과 객관의 경계를 모호하게 만듭니다. 우리가 세상을 바라보는 방식 자체가 세상의 모습에 영향을 미친다는 사실은 매우 신비롭습니다. 이는 단순히 실험실 안의 이야기가 아니라, 존재의 본질에 대한 근원적인 성찰을 요구합니다. 물리학은 이처럼 보이지 않는 미시세계의 법칙을 통해 우리가 발을 딛고 서 있는 거시세계의 실체를 다시금 돌아보게 하는 힘을 지니고 있으며, 우리의 인식 체계를 근본적으로 재구성합니다. 결국 물리학을 공부한다는 것은 우주라는 거대한 서사를 읽어 내려가는 과정과 같습니다. 과학적 발견은 때로 우리의 직관과 어긋나 당혹감을 주기도 하지만, 그 이면에 숨겨진 정교한 질서를 발견할 때 우리는 형언할 수 없는 지적 희열을 느낍니다. 복잡한 수식 너머에 존재하는 우주의 아름다움을 이해하려는 노력은 인간만이 가진 고귀한 특권입니다. 이러한 탐구 정신은 우리가 우주 속에서 자신의 위치를 찾고 삶의 의미를 되새기는 데 소중한 밑거름이 되며 미래를 향한 이정표가 되어줍니다.

박권

카오스재단카오스강연

물리학

[강연] 상대성과 절대성 - 과학, 철학, 문화_ by 이상욱 / 2023 봄 카오스강연 '상대성 이론' 6강 | 6강

우리가 당연하게 여기는 균질한 시간과 공간의 개념은 사실 인류 역사에서 그리 오래된 것이 아닙니다. 뉴턴 역학이 등장하기 전까지 인류는 장소마다 성격이 다르고 물질의 존재에 따라 공간이 결정된다고 믿었습니다. 현대인이 x, y, z축으로 이루어진 텅 빈 공간과 일정하게 흐르는 시간을 직관적으로 받아들이는 것은 근대 과학 교육의 결과물입니다. 아인슈타인의 상대성 이론은 이러한 뉴턴적 상식을 뒤흔들며 등장했지만, 그 상식조차도 과거의 과학 혁명이 만들어낸 하나의 이론적 틀이었음을 이해하는 것이 중요합니다. 고대와 중세의 공간 개념은 물질이 담기는 그릇이 아니라 물질 그 자체의 연장선상에 있었습니다. 아리스토텔레스적 세계관에서 진공이 존재할 수 없었던 이유는 물질이 없는 곳에는 공간도 존재할 수 없다는 논리 때문이었습니다. 이는 우주의 끝에서 손을 뻗을 수 있느냐는 철학적 논쟁으로 이어졌으며, 당시 학자들은 물질적 존재가 없는 우주 바깥에는 공간이라는 개념 자체가 성립할 수 없다고 보았습니다. 이러한 관계론적 공간관은 훗날 아인슈타인의 일반 상대성 이론에서 물질과 시공간이 얽혀 있다는 생각과 묘하게 맞닿아 있습니다. 코페르니쿠스의 지동설은 단순한 사고의 전환을 넘어선 거대한 도전이었습니다. 당시 사람들에게 지구가 움직인다는 사실을 설득하기 위해서는 지상계와 천상계의 물리 법칙이 다르다는 고대적 공간관을 완전히 깨뜨려야 했습니다. 지구가 엄청난 속도로 자전하고 공전함에도 우리가 왜 어지러움을 느끼지 못하는지, 흙과 같은 무거운 원소가 왜 우주의 중심이 아닌 태양 주위를 도는지에 대한 물리적 해답이 필요했기 때문입니다. 결국 새로운 공간 개념의 정착은 뉴턴 역학이 등장하여 이러한 난제들을 체계적으로 해결하기 전까지 수백 년의 시간이 걸린 험난한 과정이었습니다. 아인슈타인 이전에도 4차원이나 시간 여행에 대한 상상은 대중 문화와 수학계에 널리 퍼져 있었습니다. H.G. 웰스의 소설 '타임머신'은 특수 상대성 이론보다 10년 앞서 발표되었으며, 당시 사람들은 시간을 의식의 흐름에 따른 네 번째 축으로 이해하곤 했습니다. 또한 '플랫랜드'와 같은 작품을 통해 3차원을 넘어서는 초월적인 공간에 대한 수학적 상상력이 신비주의와 결합하기도 했습니다. 아인슈타인의 위대함은 이러한 막연한 상상을 물리적 실체로 바꾼 것이 아니라, 전자기학과 역학 사이의 모순을 해결하기 위해 시간과 공간의 결합이라는 구체적인 물리적 필연성을 도출해낸 데 있습니다. 특수 상대성 이론의 핵심은 관찰자의 운동 상태에 따라 시간과 공간이 상대적으로 변한다는 점에 있지만, 동시에 그 변화의 방식이 '절대적'이라는 역설을 담고 있습니다. 로렌츠 변환이라는 수학적 규칙에 의해 시간의 지연과 길이의 수축이 정확하게 결정되기 때문입니다. 이는 단순히 주관적인 기분에 따라 시간이 다르게 느껴진다는 의미가 아니라, 서로 다른 관성계에서 물리 법칙이 동일하게 유지되어야 한다는 갈릴레오의 상대성 원리를 전자기학의 영역까지 확장한 결과입니다. 아인슈타인은 시공간을 재정의함으로써 물리학의 두 거대 이론 사이의 충돌을 우아하게 해결했습니다. 일반 상대성 이론에 이르면 시공간은 물질이 담기는 배경을 넘어 물질과 상호작용하는 역동적인 실체가 됩니다. 물질의 분포가 시공간의 곡률을 결정하고, 휘어진 시공간이 다시 물질의 운동을 결정하는 구조는 고대의 관계론적 공간관을 현대적으로 부활시킨 것과 같습니다. 하지만 이러한 일반 상대성 이론조차 아직 양자역학과 완벽하게 통합되지 못했다는 한계를 지닙니다. 미시 세계를 다루는 양자장 이론은 시공간의 구조와 물질의 분포가 긴밀하게 연결된 상대성 이론의 특징을 온전히 담아내지 못하고 있으며, 이는 현대 물리학이 해결해야 할 가장 큰 숙제로 남아 있습니다. 과학 이론은 현상을 예측하는 도구를 넘어 세계의 객관적 실재를 설명하는 근본 이론을 지향해야 합니다. 아인슈타인이 양자역학의 성공에도 불구하고 비판적인 태도를 견지했던 이유는, 과학이 단순히 계산 결과를 맞히는 '현상론'에 머물지 않고 인과적 실재를 명확히 규명해야 한다고 믿었기 때문입니다. 시공간이 절대적인 실재인지 아니면 물질 간의 관계에 의한 구성물인지에 대한 철학적 논쟁은 지금도 물리학의 최전선에서 계속되고 있습니다. 이러한 메타적인 질문들은 상대성 이론을 넘어 모든 것을 설명하는 통합 이론으로 나아가는 과정에서 여전히 중요한 이정표 역할을 하고 있습니다.

이상욱

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[석학 인터뷰] 인간은 유전자가 만든 로봇?🤖 | 2022 카오스강연 '진화'

리처드 도킨스의 '이기적 유전자' 이론은 우리가 유전자의 운반자에 불과하다는 도발적인 메시지를 던집니다. 이는 우리의 자유의지와 의식을 부정하는 것처럼 들려 심리적인 거부감을 일으키기도 하지만, 생물학계에서는 지난 수십 년간 생명 현상을 이해하는 핵심적인 틀로 받아들여져 왔습니다. 개체의 행동이나 표현형이 결국 유전자가 자신의 복제본을 더 널리 퍼뜨리기 위한 전략이라는 관점은, 우리가 불편함을 느끼더라도 직면해야 할 과학적 사실 중 하나로 자리 잡았습니다. 자연선택의 대상이 반드시 유전자나 개체에만 국한되는 것은 아닙니다. 최근 인류를 괴롭힌 바이러스의 사례를 보면, 개체 수준에서는 숙주를 빠르게 이용해 복제하는 것이 유리해 보이지만, 집단 수준에서는 숙주를 너무 빨리 죽이면 전파가 불가능해집니다. 따라서 바이러스의 독성이 약해지는 방향으로 진화하는 것은 집단 수준의 선택이 개체 수준의 선택보다 강하게 작용했음을 보여줍니다. 이처럼 생명 현상은 유전자의 의도대로만 흘러가는 것이 아니라 다양한 층위의 선택 과정이 복합적으로 얽혀 있습니다. 도킨스가 사용한 '이기적'이라는 표현은 유전자가 인간처럼 욕심을 부린다는 뜻이 아니라, 결과적으로 경쟁 유전자를 제치고 더 많은 복제본을 남기는 특성을 은유한 것입니다. 예를 들어 자외선으로부터 피부를 보호하기 위해 멜라닌을 분비하는 유전자가 선택된 과정은, 생존에 유리한 형질이 보존되는 자연선택의 결과일 뿐입니다. 그러므로 이러한 은유를 글자 그대로 받아들여 삶의 의미나 자유의지가 무너진다고 좌절할 필요는 없습니다. 이는 복잡한 생명 현상을 설명하기 위한 효과적인 언어적 도구에 가깝기 때문입니다. 우리의 신체는 수개월마다 먹는 음식에 의해 구성 성분이 바뀌지만, 부모로부터 물려받은 유전 정보는 변하지 않고 유지됩니다. 이런 측면에서 DNA는 생명을 이해하는 가장 중요한 정보 단위임이 분명합니다. 하지만 유전자 결정론에만 매몰되어서는 안 됩니다. 지리학적 관점에서 보면 환경의 선택 역시 진화의 핵심적인 동력이며, 인간의 교육과 경험은 유전적 프로그램을 끊임없이 교정하고 보완합니다. 즉, 생명은 유전자라는 설계도와 환경이라는 무대가 상호작용하며 만들어가는 예술과 같습니다. 인간은 지구상에서 유전자의 존재와 그 작동 원리를 이해한 유일한 생명체입니다. 우리는 유전자의 복제 본능에 반하여 피임을 하거나 독신을 선택하는 등 이른바 '유전자의 폭거'에 항거할 수 있는 능력을 갖추고 있습니다. 도킨스 역시 책의 마지막에서 인간만이 유전자의 지배를 거부할 수 있다고 강조했습니다. 과학적 사실이 주는 허무함에 빠지기보다, 유전자가 부여한 생물학적 한계를 인지하고 그 위에서 자신만의 자유의지로 삶의 의미를 개척해 나가는 태도가 진정으로 중요합니다.

김상욱, 김영준, 김유섭, 박정재, 이준호, 장대익, 장이권, 전중환, 최재천, 한창석

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[강연] 2022 '노벨상 해설강연' by 정충원, 김재완, 이동환 l 고등과학원&카오스재단

2022년 노벨 생리의학상은 멸종한 고인류의 유전체를 해독하여 인류 진화의 비밀을 밝힌 성과에 돌아갔습니다. 스반테 페보 교수는 수만 년 전의 화석에서 DNA를 추출하고 분석하는 고유전체학이라는 새로운 분야를 개척했습니다. 이를 통해 현생 인류가 아프리카에서 기원하여 전 세계로 퍼져나가는 과정에서 네안데르탈인과 같은 고인류와 유전적으로 섞였다는 사실이 과학적으로 증명되었습니다. 이는 우리가 누구이며 어디에서 왔는가라는 근원적인 질문에 대해 유전학적인 답을 제시한 혁신적인 성과로 평가받습니다. 고인류 유전체 연구는 단순히 과거를 밝히는 데 그치지 않고 현대인의 건강과 질병 이해에도 기여합니다. 아프리카 밖의 현대인들은 유전체의 약 2%를 네안데르탈인으로부터 물려받았으며, 티베트인의 고지대 적응 유전자는 데니소바인에게서 유래한 것으로 밝혀졌습니다. 이러한 유전적 유산은 면역 체계나 환경 적응력에 중요한 역할을 하며, 인류가 다양한 환경에 적응하며 생존해 온 역사를 보여줍니다. 결국 우리는 순수한 단일 계통이 아니라 여러 고인류의 역사가 얽혀 만들어진 존재임을 알 수 있습니다. 노벨 물리학상은 양자 얽힘이라는 기묘한 현상을 실험적으로 증명한 성과를 기렸습니다. 아인슈타인이 '유령 같은 원격 작용'이라 부르며 의구심을 가졌던 양자 얽힘은, 멀리 떨어진 두 입자가 빛보다 빠른 상관관계를 갖는 현상을 의미합니다. 알랭 아스페, 존 클라우저, 안톤 차일링거는 벨 부등식 위배 실험을 통해 양자역학의 예측이 옳음을 입증했습니다. 이는 고전적인 물리 법칙을 뛰어넘는 양자 세계의 본질을 확인한 사건으로, 현대 물리학의 패러다임을 바꾸고 새로운 기술적 토대를 마련한 계기가 되었습니다. 양자 얽힘의 실증은 단순한 이론적 확인을 넘어 양자 정보 과학이라는 새로운 시대를 열었습니다. 과거의 양자역학이 반도체나 레이저 같은 하드웨어 발전에 기여했다면, 이제는 양자 상태 그 자체를 정보의 단위로 사용하는 소프트웨어와 운영 체제의 영역으로 확장되고 있습니다. 양자 컴퓨터, 양자 암호 통신, 양자 센서 등은 기존 기술로는 불가능했던 계산과 보안을 가능하게 할 것으로 기대됩니다. 이는 정보 통신 기술의 한계를 극복하고 미래 산업의 지형을 바꿀 핵심적인 동력이 될 것이며 젊은 세대의 창의력에 그 미래가 달려 있습니다. 노벨 화학상은 분자들을 마치 단추를 채우듯 쉽고 정확하게 결합하는 '클릭 화학'의 시대를 열었습니다. 배리 샤플리스와 모르텐 멜달은 복잡한 과정 없이도 높은 수율과 선택성으로 두 분자를 연결하는 반응을 개발했습니다. 이는 마치 레고 블록을 조립하듯 원하는 구조를 효율적으로 만들어낼 수 있게 하여 합성 화학의 패러다임을 실용 중심으로 전환했습니다. 클릭 화학은 신약 개발이나 신소재 합성 과정에서 발생하는 불필요한 부산물을 줄이고 시간을 단축하는 등 화학 공정 전반에 혁신적인 변화를 가져왔습니다. 캐롤라인 베르토지는 클릭 화학의 개념을 살아있는 생명체 내부로 확장하여 '생체 직교 화학'을 완성했습니다. 이는 생명체 고유의 화학 반응을 방해하지 않으면서도 특정 분자만을 선택적으로 표지하거나 결합하는 기술입니다. 이를 통해 세포 표면의 당사슬 구조를 관찰하거나 암세포만을 추적하여 약물을 전달하는 정교한 치료가 가능해졌습니다. 자연이 진화 과정에서 사용하지 않은 화학 결합을 인간이 발명하여 생체 시스템에 적용함으로써, 생물학과 화학의 경계를 허물고 질병 치료의 새로운 가능성을 제시한 것입니다. 과학은 단순히 지식을 축적하는 과정을 넘어, 보이지 않는 세계를 탐구하고 연결하는 인류의 끊임없는 도전입니다. 고인류의 뼈에서 추출한 DNA 조각부터 양자의 기묘한 얽힘, 그리고 분자 간의 정교한 클릭에 이르기까지, 올해의 노벨상은 서로 다른 분야가 어떻게 연결되어 인류의 지평을 넓히는지 보여줍니다. 과학자들은 여전히 호기심을 동력 삼아 실패를 두려워하지 않고 미지의 영역으로 나아갑니다. 이러한 탐구 정신은 우리 사회를 지탱하는 등불이 되어, 미래의 예기치 못한 문제들에 대한 해답을 제시할 것입니다.

김재완, 이동환, 정충원

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생명과학

[질문과 토론의 과학 #30] 🌳생체모사 : 자연과 생명을 따라 그리다

화학의 세계에서 '카이랄성'은 구성 성분은 같지만 거울을 마주보는 형태의 구조를 가진 성질을 의미합니다. 우리 손이 가장 대표적인 예시로, 왼손과 오른손은 아무리 돌려도 서로 완전히 포개지지 않는 거울상 대칭을 이룹니다. 이러한 물질을 거울상 이성질체라고 부르며, 이는 분자식은 같으나 배열 방식에 따라 물리적, 화학적 성질이 달라지는 이성질체의 한 종류입니다. 원자들의 결합 순서가 바뀌는 구조 이성질체와 달리, 입체 이성질체는 결합의 기하학적 위치만 변하며 세상의 다양성을 증폭시키는 중요한 역할을 합니다. 자연은 오랜 세월 동안 적응과 선택을 거치며 주어진 환경에서 가장 효율적으로 생존하는 방식을 찾아냈습니다. 과학자들은 이러한 자연의 지혜를 배우기 위해 '생체모사'라는 과정을 거치는데, 이는 일종의 역공학과 유사합니다. 완제품인 자연을 뜯어보며 그 속에 숨겨진 작동 원리를 파악하고, 부분적인 모사를 통해 전체를 움직이는 거대한 원리를 이해하려는 시도입니다. 비록 자연과 똑같은 결과물을 만들어내지 못하더라도, 그 과정을 통해 인류는 새로운 기술적 영감을 얻고 창조적인 해답을 찾아가게 됩니다. 인공광합성은 자연의 효율적인 에너지 해결 방식을 모방하려는 대표적인 연구 분야입니다. 식물의 잎은 태양 에너지를 이용해 물과 이산화탄소를 당으로 변환하여 에너지를 저장하는데, 이는 화학적으로는 간단해 보이지만 실험실에서 완벽히 재현하기는 매우 어렵습니다. 인간이 자연의 단백질 구조를 그대로 복제하는 것은 현실적으로 불가능에 가깝기 때문입니다. 하지만 과학자들은 자연과 똑같은 물질을 만드는 대신, 그 핵심 원리를 이해하고 인간만의 창의적인 방식으로 에너지를 변환하고 물질을 활성화하는 새로운 길을 개척하고 있습니다. 도전적인 목표를 설정하는 것은 결과만큼이나 그 과정에서 얻는 파생 기술과 통찰력이 중요하기 때문입니다. 외계 지적 생명체를 찾는 SETI 프로젝트가 당장의 목적을 달성하지 못했더라도 분산 컴퓨팅이나 초고감도 센서 기술을 발전시킨 것처럼, 인공광합성 연구 역시 에너지 변환에 대한 인류의 편견을 깨뜨리고 있습니다. 목표가 높으면 비록 실패하더라도 도달하는 높이가 낮지 않으며, 불가능하다고 여겼던 영역을 가능의 영역으로 끌어올릴 수 있습니다. 이러한 거대한 도전은 과학적 진보를 이끄는 강력한 동력이 되어 우리 사회를 변화시킵니다. 카이랄성은 단순히 화학적 이론에 그치지 않고 인류의 생명과 직결되는 중요한 문제입니다. 1950년대 발생한 탈리도마이드 사건은 카이랄성을 고려하지 않은 약물이 얼마나 치명적인 결과를 초래할 수 있는지 보여주는 비극적인 사례입니다. 입체 이성질체 중 한쪽은 입덧 완화에 효과가 있었지만, 다른 한쪽은 태아의 기형을 유발하는 부작용이 있었기 때문입니다. 이 사건 이후 제약 분야에서는 분자의 대칭성을 엄격하게 확인하는 과정이 필수적으로 자리 잡았습니다. 이처럼 미세한 구조적 차이가 생명 현상에서는 거대한 결과의 차이를 만들어냅니다.

카오스재단질토과 + 짧강

[인터뷰] 왜 21세기에 새삼 진화론을 배워야 할까?

진화생물학과 과학철학을 연구하며 인간 본성과 기술의 관계를 탐구해 온 연구자는 최근 창업에도 도전하며 다양한 삶의 영역을 경험하고 있습니다. 학문적 호기심과 새로운 도전을 두려워하지 않는 태도는 그를 다양한 분야로 이끌었고, 현재는 창업대학에서 학생들에게 창업을 가르치며 실제 스타트업을 운영하는 실천적 역할까지 수행하고 있습니다. 이러한 경험은 단순히 이론에 머무르지 않고, 실제 사회에서 지식이 어떻게 적용되는지 몸소 보여주는 삶의 방식으로 이어지고 있습니다. 새로운 도전을 멈추지 않는 삶은 때로는 피곤함을 동반하지만, 다양한 경험을 통해 얻는 통찰은 남다른 시각을 제공합니다. 그는 창업대학에서 학생들을 체계적으로 교육하고, MBA 과정도 개설하며, 직접 창업에 뛰어드는 등 교육자이자 실천가로서의 역할을 동시에 수행하고 있습니다. 이러한 삶의 방식은 단순히 지식을 전달하는 것을 넘어, 사회의 변화와 혁신을 이끄는 주체로서의 책임감을 강조합니다. 진화론을 받아들이지 않는 이들을 설득하는 일은 쉽지 않습니다. 많은 사람들은 자연계의 복잡함을 누군가가 설계했다고 믿는 직관에 의존하며, 이러한 직관은 일상에서 인공물의 존재를 당연하게 받아들이는 경험에서 비롯됩니다. 이처럼 자연계에도 설계자가 있을 것이라는 믿음은 매우 자연스럽게 형성되며, 이를 깨뜨리는 것은 쉽지 않습니다. 양자역학처럼 직관에 반하는 과학적 사실을 받아들이기 어렵듯, 자연선택 이론 역시 직관을 넘어선 이해가 필요합니다. 인간은 사회적 동물 중에서도 독특한 초사회성을 지니고 있습니다. 다른 동물들도 사회적 행동을 보이지만, 인간은 타인의 마음을 읽고, 공감하며, 협업과 배려를 실천하는 능력이 뛰어납니다. 특히 인지적 공감 능력은 인간만의 고유한 특성으로, 직접 경험하지 않아도 타인의 고통이나 상황을 이해할 수 있습니다. 이러한 초사회성은 인간 문명의 발전과 깊은 관련이 있으며, 이를 통해 인간은 다른 사회적 동물과 구별되는 독특한 존재로 자리매김합니다. 문화적 진화의 핵심 개념인 '밈'은 유전자와는 다른 방식으로 빠르게 전파되며, 인간 사회의 가치와 행동을 형성합니다. 밈은 표어, 가치, 종교, 음악 등 다양한 형태로 존재하며, 인간의 정신세계와 문명 발전에 큰 영향을 미칩니다. 밈의 실체는 BTS의 음악이나 인터넷 밈처럼 전 세계적으로 빠르게 확산되는 현상에서 확인할 수 있습니다. 이러한 문화적 전달 단위는 인간만의 독특한 정신적 진화의 산물로, 문명의 다양성과 창의성을 이끄는 원동력이 됩니다.

장대익

카오스재단석학인터뷰

생명과학

[페스티벌+어스] 유튜버 스테이지 (Youtu-verse) by 1분과학, 과학드림, 지식인미나니 ㅣ 2022 대한민국 과학축제(페스티벌 어스)

공룡에 대한 우리의 인식은 지난 200년 동안 극적으로 변화해 왔습니다. 초기 고생물학자들은 공룡을 꼬리를 땅에 끌며 느릿느릿 걷는 거대한 도마뱀이나 코뿔소 같은 모습으로 복원했습니다. 하지만 1970년대 '공룡 르네상스'를 거치며 공룡이 꼬리를 높이 치켜들고 역동적으로 달리는 정온동물이었을 가능성이 제기되었습니다. 최근에는 깃털 공룡 화석들이 잇따라 발견되면서, 공룡이 현대의 새와 밀접하게 연결되어 있다는 사실이 정설로 자리 잡았습니다. 이러한 복원도의 변화는 우리가 당연하게 믿어왔던 지식이 새로운 증거 앞에서 얼마나 유연하게 바뀔 수 있는지를 잘 보여줍니다. 과학은 고정된 진리가 아니라 끊임없이 변화하고 수정되는 역동적인 과정입니다. 과거의 학자들이 이구아노돈의 엄지뼈를 코 위에 붙였던 실수는 당시의 한정된 정보 속에서 최선의 추론을 내린 결과였습니다. 이후 더 완전한 골격 화석이 발견되면서 오류는 수정되었고, 우리는 진실에 한 걸음 더 다가갈 수 있었습니다. 이처럼 과학의 진정한 매력은 정해진 결론에 있는 것이 아니라, 새로운 증거를 토대로 기존의 고정관념을 깨뜨려 나가는 합리적인 탐구 과정에 있습니다. 이러한 태도는 우리가 세상을 더 객관적이고 열린 마음으로 바라보게 하는 힘이 됩니다. 인공지능 기술 역시 인간의 뇌신경망을 모방하려는 끊임없는 시도 끝에 탄생했습니다. 1950년대 앨런 튜링의 질문에서 시작된 이 여정은 초기 컴퓨터의 성능 한계로 인해 긴 정체기를 겪기도 했습니다. 그러나 하드웨어의 비약적인 발전과 방대한 데이터의 축적은 '심층신경망'이라는 돌파구를 마련했습니다. 오늘날의 인공지능은 단순히 입력된 명령을 수행하는 수준을 넘어, 스스로 패턴을 학습하고 정답을 찾아가는 과정을 반복하며 정확도를 높입니다. 이제 인공지능은 스마트폰의 얼굴 인식부터 자율주행에 이르기까지 우리 일상의 깊숙한 곳에서 보이지 않는 조력자 역할을 수행하고 있습니다. 최근 등장한 생성형 인공지능은 인간의 고유 영역이라 여겨졌던 창작의 세계까지 확장되고 있습니다. 텍스트 몇 줄만으로 정교한 그림을 그리거나 음악을 작곡하는 인공지능의 능력은 우리에게 저작권과 창의성에 대한 새로운 질문을 던집니다. 하지만 인공지능과 인간을 대립 관계로 볼 필요는 없습니다. 인공지능은 인간이 처리하기 힘든 방대한 데이터를 순식간에 분석하여 단백질 구조를 예측하거나 에너지 효율을 최적화하는 등 인류의 난제를 해결하는 데 기여하고 있습니다. 결국 인공지능은 인간의 삶의 질을 높이고, 우리가 더 가치 있는 일에 집중할 수 있도록 돕는 강력한 도구로서 진화하고 있는 것입니다. 과학은 세상을 바라보는 하나의 철학이 될 수 있습니다. 우리는 흔히 사물이나 현상에 '좋다' 혹은 '나쁘다'와 같은 주관적인 가치를 부여하며 살아갑니다. 하지만 과학의 시선으로 본 세상은 어떠한 선입견도 없는 객관적인 실체 그 자체입니다. 중력가속도에 따라 떨어지는 사과나 빛조차 빨아들이는 블랙홀은 그저 자연의 법칙을 따를 뿐, 도덕적인 판단의 대상이 아닙니다. 이처럼 언어와 관념이 만들어낸 가상의 의미를 걷어내고 세상을 있는 그대로 바라볼 때, 우리는 비로소 본질에 다가갈 수 있습니다. 이러한 과학적 사고방식은 우리를 편견으로부터 자유롭게 만듭니다. 우리 주변의 흔한 이끼를 대하는 태도의 변화는 과학적 시각의 중요성을 상징적으로 보여줍니다. 많은 이들이 이끼를 습하고 더러운 곳에서 자라는 무가치한 존재로 여기지만, 과학적으로 이끼는 지구 생태계의 위대한 개척자입니다. 4억 5천만 년 전 육상으로 올라온 최초의 생명체인 이끼는 척박한 환경에서 산소를 공급하며 오늘날의 생태계를 만드는 기초를 닦았습니다. 한 평 남짓한 이끼가 수십 그루의 소나무보다 더 많은 산소를 생산하고 미세먼지를 정화한다는 사실을 알게 되면, 무심코 지나쳤던 작은 생명체에서도 경이로운 아름다움을 발견하게 됩니다. 과학 소통은 전문가와 대중 사이의 간극을 메우고 합리적인 사회를 만드는 핵심적인 역할을 합니다. 현대 과학은 고도의 전문성을 띠고 있어 일반인이 접근하기 어렵지만, 과학 커뮤니케이터들은 이를 쉬운 언어로 풀어내어 지식의 문턱을 낮춥니다. 과학적 사실을 공유하는 것은 단순히 정보를 전달하는 것을 넘어, 대중이 논리적이고 비판적인 사고를 할 수 있도록 돕는 과정입니다. 모든 사람이 과학을 즐기고 일상의 문제를 과학적으로 해결하려 노력할 때, 우리 사회는 더 진보하고 개인의 삶은 더욱 풍요로워질 것입니다. 과학은 이제 실험실을 넘어 우리의 삶을 변화시키는 강력한 동력이 되고 있습니다.

1분과학, 과학드림, 지식인미나니

카오스재단2022 대한민국 과학축제 ㅣ 페스티벌 어스

융합

[질문Q] 태운 종이가 다시 종이가 되는 건 왜 불가능할까? | 2018 가을 카오스 강연 '화학의 미스터리, CheMystery' 1강

20세기 들어 정밀한 냉각 기술이 발전하며 절대 영도에 근접하는 것이 가능해졌습니다. 비록 이론적인 절대 영도에 완전히 도달할 수는 없지만, 현대 과학은 레이저 냉각 등을 통해 10억분의 1 켈빈 수준까지 온도를 낮추는 성과를 거두었습니다. 이러한 극저온 환경에서의 실험은 열역학 제3법칙이 명시하는 엔트로피의 거동을 확인하는 중요한 계기가 되었습니다. 특히 온도를 내리는 속도에 따라 엔트로피가 0이 되는 상태에 도달하거나, 혹은 '퀜칭' 현상으로 인해 가장 안정한 상태가 여러 개 생기는 등 다양한 물리적 양상이 연구되었습니다. 엔트로피의 기준이 인위적이라는 오해와 달리, 통계역학의 등장은 엔트로피에 명확한 수학적 근거를 부여했습니다. 19세기 후반 볼츠만에 의해 정립된 통계역학적 엔트로피는 열역학적 엔트로피와 동일한 물리량임이 밝혀졌으며, 이는 단순히 인간이 정한 임의의 척도가 아님을 증명했습니다. 모든 미시적 상태가 존재할 확률이 동일하다는 가정을 바탕으로 거시적 물성을 유도해내는 과정은 과학사에서 매우 정교한 성취로 평가받습니다. 이를 통해 엔트로피는 자연에서 일어나는 모든 변화의 방향을 결정하는 절대적인 지표로 자리 잡게 되었습니다. 우주에서 별이 생성되는 과정은 엔트로피 증가 법칙에 위배되는 것처럼 보일 수 있지만, 이는 시스템의 범위를 어떻게 설정하느냐의 문제입니다. 성간 먼지가 중력에 의해 모이면서 위치 에너지가 운동 에너지로 변환되고, 이 과정에서 온도가 급격히 상승합니다. 이때 별 자체는 열을 외부로 방출하는 비고립계이기 때문에, 국소적으로는 에너지가 낮아지는 것처럼 보여도 전체 시스템의 관점에서는 물리 법칙을 충실히 따르고 있습니다. 즉, 별의 탄생은 고립계가 아닌 환경과의 상호작용 속에서 일어나는 자연스러운 에너지 변환의 결과라고 할 수 있습니다. 종이가 타서 재가 되는 화학 반응처럼 우리 주변의 변화는 대부분 비가역적입니다. 탄수화물이 산소와 결합하여 이산화탄소와 물로 변하는 과정은 에너지가 안정화되는 방향으로 흐르며, 이를 다시 원래의 상태로 되돌리기는 매우 어렵습니다. 설령 국소적으로 엔트로피가 감소하는 현상이 관찰되더라도, 인접한 계나 우주 전체를 아울러 보면 그 감소분을 상쇄하고도 남을 만큼의 엔트로피 증가가 반드시 일어납니다. 우주가 팽창하지 않고 일정한 크기를 유지한다고 가정하더라도, 전체 엔트로피는 비가역 과정을 통해 끊임없이 증가한다는 것이 현대 물리학의 결론입니다. 통계역학은 그 단순함과 우아함 면에서 독보적인 학문입니다. 여러 개의 전제가 필요한 양자역학에 비해, 모든 미시적 상태의 확률이 같다는 단 하나의 전제만으로 우주의 거시적 성질을 꿰뚫어 보기 때문입니다. 볼츠만이 정립한 이 체계는 분자의 미시적 물성으로부터 거시적 현상을 유도해낼 수 있게 해준 위대한 성취입니다. 인간의 순수한 사고만으로 자연의 법칙을 유추해낸 통계역학은 과학이 도달할 수 있는 가장 아름다운 논리적 경지를 보여줍니다. 복잡한 수식 너머에 존재하는 자연의 질서를 가장 명쾌하게 설명해내는 도구인 셈입니다.

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[질문Q] 인공지능으로 리만가설을 풀 수 없을까? | 2018 봄 카오스 강연 '모든 것의 수數다' 8강 | 세상을 바꾼 알고리즘 - 알파고와 블록체인을 넘어 미래로

과학의 역사는 단순히 정답을 찾아가는 과정이라기보다, 끊임없이 질문을 던지는 과정에 가깝습니다. 우리가 당연하게 여기는 자연 현상에 대해 '왜?'라는 의문을 품는 순간, 새로운 발견의 문이 열리기 시작합니다. 질문은 지적 호기심의 출발점이자, 기존의 지식을 비판적으로 검토하게 만드는 원동력입니다. 이러한 태도는 단순히 지식을 습득하는 것을 넘어, 세상의 본질을 깊이 있게 이해하려는 철학적 탐구와도 맞닿아 있습니다. 호기심은 인류를 미지의 영역으로 이끄는 가장 강력한 도구입니다. 과거의 과학자들은 눈에 보이지 않는 작은 입자부터 광활한 우주의 끝까지, 모든 것에 의문을 가졌습니다. 그들은 정해진 틀에 갇히지 않고 자유롭게 사고하며, 불가능해 보이는 가설을 세우고 이를 증명하기 위해 치열하게 노력했습니다. 이러한 끊임없는 도전은 현대 문명을 지탱하는 수많은 기술적 진보와 과학적 이론을 탄생시키는 밑거름이 되었습니다. 질문을 던지고 답을 찾는 과정이 항상 순탄한 것은 아닙니다. 수많은 시행착오와 실패가 뒤따르지만, 과학자들은 그 과정에서 얻은 데이터를 바탕으로 질문을 수정하고 다시 도전합니다. 실패는 끝이 아니라 더 나은 질문을 찾기 위한 이정표 역할을 합니다. 끈기 있게 질문을 이어가는 태도는 복잡한 문제를 해결하는 핵심 열쇠이며, 이는 과학적 사고방식이 우리 삶에 주는 가장 큰 교훈 중 하나라고 할 수 있습니다. 과학적 탐구는 개인의 통찰에서 시작되지만, 공동체의 토론과 검증을 통해 완성됩니다. 서로 다른 관점에서 던지는 질문들은 이론의 허점을 보완하고 더욱 견고하게 만듭니다. 타인의 의견을 경청하고 자신의 생각을 논리적으로 설명하는 과정은 과학적 방법론의 핵심입니다. 이러한 소통의 문화는 지식의 공유를 촉진하며, 인류 전체의 지적 자산을 풍요롭게 만드는 데 기여하고 있습니다. 미래 사회에서 질문의 가치는 더욱 높아질 것입니다. 인공지능과 같은 첨단 기술이 발전할수록, 인간만이 가질 수 있는 독창적인 시각과 질문의 힘이 중요해집니다. 단순히 정보를 처리하는 능력을 넘어, 가치 있는 질문을 선별하고 새로운 가치를 창출하는 능력이 요구됩니다. 질문을 멈추지 않는 태도는 급변하는 세상 속에서 우리가 나아가야 할 방향을 제시해 주는 나침반과 같은 역할을 할 것입니다.

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[질문Q] 불면증을 예방하고 숙면을 취할 수 있는 방법은?｜2018 봄 카오스 강연 '모든 것의 수數다' 7강｜수학과 생물학의 아름다운 만남, 수리생물학

인간의 생체 시계는 정확히 24시간이 아니라 약 24.2시간의 주기를 가지고 있습니다. 우리는 매일 시교차상핵을 통해 들어오는 빛 정보를 바탕으로 이 미세한 오차를 수정하며 외부 환경에 적응합니다. 흥미롭게도 주행성 동물인 인간은 주기가 24시간보다 조금 길어 아침 해를 따라가려는 경향이 있고, 쥐와 같은 야행성 동물은 주기가 짧아 해가 지는 시간을 쫓습니다. 이러한 생물학적 리듬은 단순한 습관이 아니라 생명체가 자연의 변화무쌍한 계절과 환경에 맞춰 생존하기 위해 선택한 정교한 진화의 결과물입니다. 현대 과학에서 생물학적 현상을 이해하는 강력한 도구 중 하나는 미분방정식입니다. 과거에는 모든 의학적 결정을 실제 임상 실험에만 의존했지만, 최근에는 미국 FDA에서도 가상 실험 데이터를 일정 부분 인정할 만큼 수리 모델링의 위상이 높아졌습니다. 비행기 설계 시 수백만 번의 수치 실험을 거치는 것처럼, 생명 과학 분야에서도 복잡한 생체 반응을 수학적으로 예측하고 해석하려는 시도가 이어지고 있습니다. 이는 실험의 한계를 극복하고 미래를 예측하는 가장 확실한 도구로서 수학의 가치를 증명하는 과정이라 할 수 있습니다. 수학과 의학의 만남은 새로운 학문적 지평을 열어주고 있습니다. 암 연구나 심혈관계 질환, 감염병 확산 방지 등 현대 의학이 직면한 난제들을 해결하기 위해 수학자들과 의사들의 협력이 필수적입니다. 서로 다른 언어를 사용하는 두 분야가 소통하기 위해서는 상대방의 학문적 배경을 이해하려는 노력이 중요합니다. 수학적 사고를 갖춘 의료인이나 생물학적 메커니즘을 이해하는 수학자가 늘어날수록, 복잡한 생명 현상을 더욱 깊이 있게 통찰하고 실질적인 치료법을 찾아내는 속도는 더욱 빨라질 것입니다. 수리 모델링은 공공보건 정책을 수립하는 데에도 결정적인 근거를 제시합니다. 예를 들어 결핵과 같은 감염병 확산을 막기 위해 한정된 예산을 어디에 집중할지 결정할 때, 수리 모델은 정량적인 분석을 통해 최적의 대안을 찾아냅니다. 단순히 환자를 치료하는 것을 넘어 격리와 같은 방역 조치의 효율성을 수학적으로 입증함으로써 더 효과적인 정책 방향을 제안할 수 있습니다. 이처럼 숫자로 증명된 이론과 데이터 분석 결과는 막연한 추측이 아닌 과학적 근거에 기반한 사회적 의사결정을 가능하게 만듭니다. 수학이 가진 가장 위대한 힘은 복잡한 현상을 '단순화'하는 능력에 있습니다. 수백 개의 변수가 얽힌 생체 시계 모델이라도 수학자는 핵심적인 원리만을 추출하여 단 몇 개의 식으로 표현해낼 수 있습니다. 이러한 단순화 과정은 겉으로 드러나지 않던 생명의 본질적인 메커니즘을 직관적으로 파악하게 도와줍니다. 복잡함 속에 숨겨진 질서를 찾아내고 이를 명쾌한 논리로 정리하는 수학적 사고는, 우리가 세상을 바라보는 관점을 넓혀줄 뿐만 아니라 보이지 않던 진실을 발견하게 하는 강력한 렌즈가 되어줍니다.

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[명강리뷰] 미래의 기원 by이관수 | 2017 가을 카오스 강연 '미래과학' 10강

루드비크 플렉은 과학을 인류가 지식의 최전선으로 파견하는 정찰병에 비유했습니다. 우리가 이미 알고 있는 밝은 영역에서 시작해 어슴푸레한 회색 영역을 거쳐 전혀 모르는 어두운 영역으로 나아가는 과정이 바로 과학의 여정입니다. 흥미로운 점은 아는 것이 늘어날수록 우리가 모른다는 사실을 인지하는 영역 또한 함께 넓어진다는 사실입니다. 과학은 단순히 지식을 쌓는 행위를 넘어, 우리가 마주한 무지의 지평을 끊임없이 확장하며 새로운 질문을 던지는 탐험의 과정이라 할 수 있습니다. 과학이 제시하는 절대적인 불가능성이 인류의 모든 시도를 가로막는 것은 아닙니다. 예를 들어 진공 상태에서 빛보다 빠르게 이동하는 것은 물리적으로 불가능하지만, 공간 자체를 왜곡시킨다는 발상의 전환을 통해 새로운 가능성을 모색할 수 있습니다. 이는 물리나 생물학적 한계가 존재하더라도, 우리가 원하는 목표를 달성하기 위해 전혀 다른 방식으로 접근할 필요가 있음을 시사합니다. 고정관념에서 벗어난 꼼꼼한 사고는 불가능해 보이는 장벽 너머의 길을 찾아내는 열쇠가 됩니다. 흔히 공상과학(SF) 작품이 미래를 정확히 예언한다고 믿지만, 이는 수많은 상상력 중 일부가 우연히 맞아떨어진 결과에 가깝습니다. 지난 세기 동안 쏟아져 나온 수십만 건의 SF 작품 중 현실과 유사한 사례를 골라내는 것은 마치 당첨 번호를 모두 산 로또와 같습니다. '멋진 신세계'가 유전공학을 예언했다는 오해처럼, 외형적 유사성만으로 과학적 예견이라 단정 짓기는 어렵습니다. SF의 진정한 힘은 미래를 맞히는 신비한 능력이 아니라, 현재의 기술적 한계를 넘어서는 방대한 상상의 데이터베이스를 구축하는 데 있습니다. SF의 고유한 가치는 예측의 적중 여부가 아니라 기존의 통념을 뒤엎는 인식의 전복에 있습니다. 광선검이나 아바타의 영상미, 혹은 타임머신이라는 설정은 우리가 상상할 수 있는 세계의 폭을 획기적으로 넓혀줍니다. 거대한 자본이 투입된 볼거리가 없더라도, 단지 대화만으로 관객의 세계관을 흔들어 놓는 작품들은 과학적 상상력이 인간의 사고를 얼마나 풍요롭게 만드는지 보여줍니다. 익숙했던 세계가 무너지고 새로운 시각이 열리는 쾌감이야말로 과학과 예술이 만나는 지점에서 탄생하는 가장 소중한 경험입니다. 과학의 진정한 가치는 단순히 새로운 기술을 발명하는 데 그치지 않고, 우리가 세상을 바라보는 방식을 근본적으로 변화시키는 데 있습니다. 우주 엘리베이터와 같은 거대한 구상을 구체화하는 과정에서 우리는 공학적 한계뿐만 아니라 사회적, 경제적 영향까지 다각도로 고찰하게 됩니다. 이러한 정교한 상상력은 현실의 이면을 들여다보게 하며, 우리가 마주할 미래를 보다 입체적으로 설계할 수 있는 힘을 제공합니다. 결국 미래는 수동적으로 기다리는 대상이 아니라, 비판적 사고와 창의적 협력을 통해 우리가 함께 빚어가는 역동적인 창조의 영역입니다.

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[질문과 토론의 과학 #1] 👽외계지적생명체가 존재할까?

인류는 오래전부터 스스로 별을 만들고자 하는 꿈을 꾸어왔습니다. SF 영화 속 상상이 현실이 되기 위해서는 핵융합이라는 거대한 장벽을 넘어야 합니다. 현재 우리가 사용하는 핵분열 에너지는 방사능 위험이 따르지만, 핵융합은 깨끗하고 강력한 에너지를 제공합니다. 하지만 별이 거대한 중력으로 에너지를 가두는 것과 달리, 지구에서는 초고온의 플라즈마를 자기장으로 제어해야 하는 고도의 기술력이 필요합니다. 한국의 KSTAR를 비롯한 전 세계의 연구는 이 인공 태양을 안정적으로 유지하기 위한 도전을 계속하고 있습니다. 지구가 태양처럼 스스로 빛을 내지 못하는 이유는 결정적으로 질량이 부족하기 때문입니다. 별은 우주 공간의 물질들이 중력으로 뭉쳐 탄생하지만, 지구는 별이 형성되는 과정에서 남은 먼지와 분자들이 합쳐진 강착원반에서 태어났습니다. 비록 지구 내부에서 방사성 원소가 붕괴하며 열을 내고 화산 활동을 일으키기는 하지만, 이는 별의 핵융합 반응과는 근본적으로 다릅니다. 결국 지구는 별의 탄생 과정에서 파생된 특별한 존재이며, 그 구성 성분 또한 수소나 헬륨보다는 무거운 원소들로 이루어져 있습니다. 외계 지적 생명체의 존재 여부는 천문학계의 영원한 화두입니다. 과학자들은 탄소 기반의 생명체뿐만 아니라, 비소를 영양분으로 삼거나 메탄 바다에서 살아가는 전혀 다른 형태의 생명체 가능성까지 열어두고 있습니다. 거주 가능 구역은 지구 중심적인 사고일 수 있으며, 토성의 위성 타이탄이나 목성의 유로파처럼 극한 환경에서도 생명이 존재할 수 있다는 가설이 제기됩니다. 우주의 광활함 속에서 우리와 비슷한 지성체를 찾으려는 SETI 프로젝트와 같은 노력은 지금 이 순간에도 계속되고 있습니다. 광대한 우주를 연구하다 보면 인간이라는 존재가 한없이 작게 느껴져 허무주의에 빠지기도 합니다. 하지만 우리 몸을 구성하는 원소들이 과거 어느 별의 폭발, 즉 초신성으로부터 왔다는 사실은 우리를 우주의 거대한 순환과 연결해 줍니다. 1초에 수많은 초신성이 탄생하는 우주의 리듬은 지구에서 아이들이 태어나는 경이로움과 닮아 있습니다. 우리는 단순히 우연히 던져진 존재가 아니라, 별의 죽음이 남긴 유산으로 빚어진 '별의 아이들'입니다. 이러한 물질적 영성은 우리가 우주 속에서 갖는 고유한 가치를 일깨워 줍니다. 우리는 우주의 역사에서 매우 특별한 시기에 살고 있습니다. 우주가 팽창함에 따라 먼 미래에는 은하 사이의 거리가 너무 멀어져 빅뱅의 흔적이나 우주 배경 복사를 관측할 수 없게 될지도 모릅니다. 지금 이 순간 인류가 우주의 기원을 탐구하고 별의 진화를 이해할 수 있다는 것은 놀라운 행운입니다. 비록 인류 문명의 역사는 우주의 시간에 비하면 찰나에 불과하지만, 그 짧은 시간 동안 우주의 비밀을 하나씩 풀어가는 과정은 대견하고 뿌듯한 일입니다. 우리는 지금 이 순간에도 우주를 배우며 영원을 붙잡고 있습니다.

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[과학자가 쓴 과학책 #25] 전중환_진화한 마음 ㅣ "왜 살아야 하나요?"에 대한 과학의 대답

리처드 도킨스는 "우리는 모두 죽는다. 그래서 우리는 아주 운이 좋다"라고 말했습니다. 존재할 수 있었던 수많은 가능성 중 극소수만이 인간으로 태어났기 때문입니다. 수십만 년 전부터 이어진 1만 세대의 직계 조상 중 단 한 명도 번식에 실패하지 않았기에 지금의 우리가 존재합니다. 우리는 생존과 번식에 유리한 형질을 물려받은 억세게 운 좋은 생존자들의 후손이며, 그 기나긴 생명의 사슬 맨 마지막에 서 있는 경이로운 존재입니다. 인간의 마음은 본질적으로 선하거나 악하게 설계되지 않았습니다. 또한 경제적 이득이나 공동체의 이익을 최대화하기 위해 만들어진 것도 아닙니다. 우리의 마음은 수백만 년 전 석기시대 조상들의 생존과 번식에 도움이 되는 방향으로 자연선택에 의해 정교하게 설계되었습니다. 찰스 다윈이 발견한 자연선택의 원리는 유전, 변이, 차별적 성공이라는 세 가지 조건이 충족될 때 일어나는 논리적 귀결이며, 이를 통해 생명체는 환경에 적응합니다. 인간의 마음은 조상들이 직면했던 현실적인 문제들을 해결하기 위해 설계된 복잡한 연산 장치입니다. 우리는 친구의 표정을 읽거나 언어를 구사하는 일을 당연하게 여기지만, 이는 공학적으로 보면 천문학적인 연산 능력이 필요한 기적 같은 활동입니다. 일그러진 글자를 보고 알파벳을 맞히는 보안 문자를 로봇은 통과하지 못해도 인간은 0.1초 만에 해냅니다. 이처럼 우리의 심리 기제는 생존에 필요한 정보를 처리하도록 특화되어 진화해 왔습니다. 인류 역사를 1년으로 압축한다면 농경이 시작된 시점은 12월 31일 오전 6시에 불과합니다. 우리는 364일 동안 수렵채집 생활을 하며 석기시대의 환경에 적응해 왔습니다. 이 때문에 현대 사회의 환경과 우리의 진화된 심리 기제 사이에는 불협화음이 발생합니다. 과거에는 유리했던 달콤하고 기름진 음식에 대한 탐닉이나, 명예를 지키기 위한 급발진 같은 행동들이 오늘날에는 건강을 해치거나 보복 운전 같은 사회적 문제를 일으키는 원인이 되기도 합니다. 진화심리학은 단순히 사후 설명을 늘어놓는 사이비 과학이 아닙니다. 오히려 인간 본성에 대한 새로운 예측을 가능하게 하는 강력한 도구입니다. 예를 들어, 추락 위험을 피하기 위해 높이를 실제보다 더 길게 인식하는 인지 편향이 아래에서 볼 때보다 위에서 내려다볼 때 더 강하게 나타날 것이라는 가설은 실험을 통해 입증되었습니다. 이처럼 진화적 시각은 우리가 미처 몰랐던 인간의 행동 원리를 과학적으로 규명하고 반증 가능한 가설을 제시하며 발전하고 있습니다. 인간 본성을 진화적으로 설명하는 것이 나쁜 행동에 대한 면죄부를 주는 것은 아닙니다. 사실에서 당위를 이끌어내는 '자연주의적 오류'를 경계해야 합니다. 암이나 지진을 연구하는 목적이 그것을 정당화하기 위함이 아니듯, 폭력이나 차별의 진화적 근원을 연구하는 이유는 이를 효과적으로 제어하기 위해서입니다. 인간 본성의 작동 원리를 정확히 이해할 때, 우리는 비로소 바람직하지 않은 본능에 휘둘리지 않고 더 나은 사회를 만들기 위한 실질적인 방안을 찾을 수 있습니다. 우리는 이기적인 유전자의 복제본을 남기기 위해 설계된 존재일지 모르지만, 그 유전자의 명령에 맹목적으로 복종할 필요는 없습니다. 자연선택은 우리의 행복이나 도덕성에는 관심이 없으며 오직 유전자 전파에만 집중하기 때문입니다. 우리는 이성이라는 또 다른 본성을 발휘하여 삶의 의미를 스스로 정의할 수 있습니다. 내세의 구원이 아닌 현세에서 타인의 복지를 증진하고 세상을 더 살기 좋은 곳으로 만드는 세속적 인본주의야말로 과학이 제시하는 진정한 삶의 목적입니다.

전중환

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[과학자가 쓴 과학책 #24] 이종필_빛의 전쟁 ㅣ과학자가 SF를 쓴다면?

이종필 교수는 물리학자이자 저술가로서 대중에게 과학의 즐거움을 전해온 인물입니다. 그는 스스로를 '글 쓰는 물리학자'라고 정의하며, 과학적 사실을 넘어선 서사의 힘에 주목해 왔습니다. 최근 그가 선보인 소설 '빛의 전쟁'은 단순한 교양 과학서를 넘어 추리 소설의 형식을 빌려 과학적 상상력을 극대화한 작품입니다. 물리학자의 시선으로 그려낸 이 이야기는 독자들에게 현대 과학의 최전선이 어디인지, 그리고 그 너머에 무엇이 있을지를 생생하게 보여줍니다. 과학을 소재로 한 소설을 집필하게 된 계기는 과학의 대중화에 대한 깊은 고민에서 비롯되었습니다. 기존의 교양 과학 도서들이 다소 딱딱하고 사실 전달에 치중했다면, 소설이라는 장르는 독자들이 페이지를 넘기는 즐거움을 느끼게 합니다. 저자는 학창 시절부터 이어온 문학적 감수성과 물리학자로서의 전문성을 결합하여, 과학이 단순한 지식의 나열이 아닌 흥미진진한 엔터테인먼트가 될 수 있음을 증명하고자 했습니다. 이는 과학 문화 활동의 새로운 지평을 여는 시도이기도 합니다. 소설 속에는 인공지능, 양자 컴퓨터, 중성자별 등 현대 물리학의 핵심 소재들이 등장합니다. 저자는 현재의 과학 기술 단계와 상상력의 지점을 매끄럽게 연결하는 데 가장 큰 공을 들였습니다. 딥러닝의 원리나 구글의 양자 컴퓨터 실험 같은 실제 사례들을 출발점으로 삼아, 그것이 극한으로 발달했을 때 벌어질 수 있는 상황을 설득력 있게 묘사했습니다. 이러한 정교한 설정은 독자로 하여금 어디까지가 현실이고 어디서부터가 허구인지 경계를 넘나드는 지적 유희를 제공합니다. 물리학에서 '5시그마'라는 개념은 단순한 숫자를 넘어 과학적 발견을 인정하는 엄격한 기준이 됩니다. 통계학적으로 표준편차의 5배를 의미하는 이 수치는, 어떤 현상이 우연히 발생할 확률이 약 350만분의 1에 불과할 때 사용됩니다. 즉, 이 기준을 통과했다는 것은 해당 발견이 통계적 오류가 아닌 실재하는 물리적 현상임을 보증하는 것입니다. 소설은 이러한 과학적 방법론을 서사 속에 녹여내어, 진실을 추적하는 과정에 객관성과 긴장감을 부여합니다. 양자역학의 역사에서 아인슈타인과 코펜하겐 학파 사이의 논쟁은 빼놓을 수 없는 대목입니다. 아인슈타인은 '신은 주사위 놀이를 하지 않는다'며 양자역학의 확률론적 성격을 부정했고, EPR 역설을 통해 이론의 불완전성을 주장했습니다. 그러나 이후 벨의 부등식 실험 등을 통해 양자역학의 정당성이 입증되었고, 이는 현대 물리학의 공고한 토대가 되었습니다. 소설은 이러한 철학적, 과학적 대립을 인물들의 갈등과 사건의 배경으로 활용하여 이야기의 깊이를 더합니다. 정보 보존은 현대 물리학의 중요한 화두 중 하나입니다. 스티븐 호킹은 한때 블랙홀에서 정보가 사라진다고 주장했으나, 결국 양자역학의 원리에 따라 정보는 보존된다는 사실을 인정하며 자신의 오류를 바로잡았습니다. 소설에서는 광자로부터 정보를 추출하거나 사건의 흔적을 재구성하는 설정을 통해 이러한 물리적 원리를 극대화합니다. 이는 마치 범죄 현장에서 증거를 수집해 진실을 밝혀내는 과정과도 닮아 있어, 과학이 지닌 탐구의 본질을 효과적으로 드러냅니다. 마지막으로 이 작품은 과학 기술과 국가주의의 관계에 대해 묵직한 질문을 던집니다. 과학적 성과가 국가 경쟁력이나 안보의 수단으로만 소비되는 현실 속에서, 과학의 본질적 가치와 사회적 책임 사이의 갈등을 조명합니다. 뛰어난 기술이 인류를 위해 어떻게 쓰여야 하는지, 그리고 그 과정에서 필요한 사회적 합의는 무엇인지에 대한 고민이 인물들의 행보를 통해 투영됩니다. 이는 과학이 실험실을 넘어 우리 삶과 역사 속에서 어떤 의미를 지녀야 하는지를 다시금 생각하게 합니다.

이종필

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물리학

[강연쇼] 미래과학편 by 박문정_정연욱ㅣ 2021 '대한민국 과학기술대전' | 2부

현대 과학은 양자역학과 인공지능의 결합을 통해 전례 없는 발전을 거듭하고 있습니다. 수천만 건의 방대한 데이터를 처리하며 우리는 인류 역사상 가장 풍요롭고 안락한 시대를 살아가고 있습니다. 고도로 발달한 기술은 과거에는 상상조차 할 수 없었던 복잡한 문제들을 해결하며, 우리 사회의 구조와 생활 방식을 근본적으로 변화시키고 있습니다. 이러한 변화는 단순한 편의를 넘어 지식의 탐구 방식 자체를 재정의하고 있으며, 새로운 문명의 지평을 열어가고 있습니다. 하지만 기술의 비약적인 발전 뒤에는 보이지 않는 두려움이 자리 잡고 있습니다. 인공지능이 파편화된 모든 과학적 탐구를 대신 수행하게 될 때, 과연 인간은 과학의 본질을 잊어버리게 되지 않을까 하는 우려입니다. 기계가 정답을 도출하는 과정이 블랙박스화되면서, 인간은 그 원리를 이해하기보다는 결과만을 수용하는 수동적인 존재로 전락할 위험에 처해 있습니다. 이는 현대 과학자들에게 깊은 철학적 고민과 함께 기술적 종속에 대한 경계심을 안겨주는 중요한 화두입니다. 과학자들의 내면에는 고전적인 탐구 방식을 고수하려는 마음과 효율적인 최신 기술 사이의 갈등이 존재합니다. 힘든 고뇌의 과정을 거쳐 진리에 도달하던 과거의 방식은 이제 비효율적인 것으로 치부되기도 합니다. 그러나 인간만이 가진 직관과 통찰력은 데이터의 단순한 나열만으로는 결코 도달할 수 없는 심오한 영역을 탐구하게 합니다. 이러한 내적 갈등은 기술 만능주의 시대에 인간의 역할이 무엇인지 다시금 질문하게 만들며, 과학적 사고의 가치를 재확인하는 계기가 됩니다. 자동 인식 시스템과 중앙 제어 시스템이 연동되지 않았던 시절, 인간은 독자적인 메타 논리를 가동하여 세상을 이해하려 노력했습니다. 파편화된 정보들을 하나의 거대한 체계로 엮어내는 능력은 오직 인간의 지성만이 수행할 수 있었던 고유의 영역이었습니다. 인공지능이 제공하는 방대한 데이터 속에서 길을 잃지 않기 위해서는, 과거 우리가 가동했던 그 독특한 논리 구조를 다시금 일깨울 필요가 있습니다. 이는 복잡한 시스템 속에서 본질을 꿰뚫어 보는 힘을 기르는 과정이기도 합니다. 결국 인공지능은 인간이 내리는 최종적인 판단과 방향성에 따라 그 가치가 결정됩니다. 아무리 뛰어난 연산 능력을 갖춘 기계라 할지라도, 무엇을 위해 그 기술을 사용할 것인지 결정하는 주체는 여전히 인간의 몫입니다. 우리는 인공지능에게 단순히 계산을 시키는 것을 넘어, 인류의 보편적 가치와 윤리를 반영한 고차원적인 지시를 내려야 합니다. 이것이 바로 고도화된 기술의 시대에 인간이 지켜내야 할 마지막 보루이자, 과학 기술을 올바른 방향으로 이끄는 책임 있는 자세입니다. 인공지능과 인간의 논리가 조화를 이룰 때, 과학은 비로소 진정한 의미의 도약을 이룰 수 있습니다. 기계의 정밀함과 인간의 창의성이 결합하면, 우리는 우주의 근본 원리에 한 걸음 더 다가갈 수 있을 것입니다. 데이터 속에 숨겨진 의미를 해석하고 새로운 가설을 세우는 과정에서 인공지능은 강력한 조력자가 되어줍니다. 이러한 협력 모델은 미래 과학의 새로운 표준이 될 것이며, 인류의 지적 지평을 넓히는 열쇠가 될 것입니다. 우리는 기술을 도구로 삼아 더 큰 진리를 향해 나아가야 합니다. 우리는 이제 기술에 압도당하는 것이 아니라, 기술을 통해 인간의 가능성을 확장하는 시대로 나아가야 합니다. 양자역학의 신비와 인공지능의 효율성이 공존하는 이 풍요로운 시대에, 과학에 대한 근원적인 열정을 잃지 않는 것이 무엇보다 중요합니다. 끊임없는 질문과 탐구를 통해 우리는 기계가 대신할 수 없는 인간만의 고유한 가치를 증명해 나갈 것입니다. 미래의 과학은 도구의 눈부신 발전이 아닌, 그 도구를 다루는 인간의 숭고한 정신과 의지에서 비로소 완성될 것입니다.

박문정, 정연욱

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물리학
화학
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[인터뷰] 우주는 Universe일까, Multiverse일까? ㅣ스페이스오페라_릴레이 인터뷰 | 우가궁3

우리가 살고 있는 우주가 유일한 존재인지, 아니면 수많은 우주 중 하나에 불과한지에 대한 논의는 현대 과학의 가장 흥미로운 화두 중 하나입니다. 과거 인류는 지구가 우주의 중심이라 믿었으나, 과학의 발전과 함께 태양계와 은하 역시 수많은 천체 중 하나일 뿐이라는 사실을 깨달았습니다. 이러한 인식의 지평이 확장되어 온 역사를 돌이켜볼 때, 우리가 속한 우주 역시 거대한 다중우주의 일부분일 가능성은 충분합니다. 이는 단순히 상상력을 넘어, 우리가 특별하지 않다는 코페르니쿠스 원리에 기반한 합리적인 추론이라 할 수 있습니다. 하지만 다중우주를 과학의 영역에서 온전히 받아들이기에는 여전히 거대한 장벽이 존재합니다. 과학은 관측과 증거를 바탕으로 성립되지만, 현재의 기술로는 우리 우주의 경계 너머를 들여다볼 방법이 없기 때문입니다. 아무리 수학적으로 완벽한 이론이라 할지라도, 직접적인 관측이 불가능하다면 그것은 과학적 탐구의 대상이라기보다 철학적 유희에 가까울 수 있습니다. 우리가 인지할 수 없는 영역에 대해 논하는 것은 자칫 모르는 것을 또 다른 모르는 것으로 설명하려는 오류에 빠질 위험이 있기에, 많은 과학자들은 이 문제에 대해 신중한 태도를 견지합니다. 양자역학적 관점에서 우주의 기원을 바라본다면 다중우주의 존재는 더욱 설득력을 얻습니다. 우주의 발생 과정을 확률적인 사건으로 해석할 때, 단 하나의 결과물만이 존재해야 할 필연적인 이유는 없기 때문입니다. 만약 우주를 탄생시킨 물리적 원리가 보편적이라면, 그러한 과정은 시공간의 제약을 넘어 여러 번 반복되었을 가능성이 큽니다. 이는 마치 자연이 수많은 실험을 거듭하며 다양한 우주를 만들어낸 것과 같습니다. 이러한 관점은 우주상수 문제처럼 기존의 단일 우주론으로는 설명하기 힘든 난제들에 대해 새로운 실마리를 제공하기도 합니다. 우주가 단 하나뿐이라면, 생명체가 존재할 수 있도록 정교하게 조정된 물리 법칙들은 마치 기적처럼 보일 수밖에 없습니다. 이러한 '미세 조정'의 문제는 때로 초월적인 존재나 신의 개입을 상상하게 만들기도 합니다. 그러나 다중우주라는 틀 안에서는 이 모든 것이 우연의 산물로 설명될 수 있습니다. 수많은 우주가 뿌려진 가운데, 우연히 생명이 살기에 적합한 조건을 갖춘 우주에서 우리가 태어났다고 보는 것입니다. 이는 신학적 논쟁을 넘어, 우주의 존재 이유를 자연적인 확률의 결과로 이해하려는 과학적 시도 중 하나라고 볼 수 있습니다. 최근 10년 사이 암흑에너지와 초끈이론에 대한 연구가 깊어지면서, 다중우주는 더 이상 허구의 영역이 아닌 진지한 물리학적 논의의 대상이 되었습니다. 비록 지금 당장 다른 우주와의 접점을 찾거나 존재를 입증할 수는 없지만, 이론적 정합성을 찾아가는 과정 자체가 현대 물리학의 지평을 넓히고 있습니다. 중요한 것은 우리가 살고 있는 이 우주를 탐구하는 과정에서 얻는 가치입니다. 다중우주라는 매력적인 아이디어가 단순한 가설을 넘어 진정한 과학으로 거듭나기 위해서는, 언젠가 관측을 통해 검증될 수 있는 구체적인 증거를 찾아내야 하는 과제가 남아 있습니다.

권우진, 김용철, 박성찬, 박창범, 신지혜, 윤성철, 이명현, 이석영, 이성재, 이영욱, 임명신, 임채호, 정애리, 조중현, 최기운

카오스재단릴레이 인터뷰

물리학
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[인터뷰] 정인경 _ 앎은 삶을 바꾼다!

한국 과학사는 전통 과학과 근대 과학의 단절이라는 독특한 배경을 가지고 있습니다. 조선 시대까지는 중국 과학의 영향권에 있었고, 개항 이후에는 서양의 과학 체계가 급격히 유입되었기 때문입니다. 이러한 과정에서 과학은 우리에게 일종의 외래 문화로 다가왔지만, 현재 우리는 이를 우리만의 문화적 자생력으로 소화해 지식을 생산하는 중요한 전환점에 서 있습니다. 지난 100여 년의 역사를 통해 서양 과학과 우리 전통 과학을 함께 조명하며 한국 과학의 위상을 찾아가는 과정은 매우 어렵지만 가치 있는 작업입니다. 과학사를 연구하는 방법은 크게 내적 접근법과 외적 접근법으로 나뉩니다. 내적 접근법이 과학 이론과 개념의 발전 과정을 추적한다면, 외적 접근법은 과학이 사회적 제도나 정치, 문화와 맺는 관계를 탐구하는 사회사에 가깝습니다. 한국 과학사의 경우 기록된 개별 과학자를 찾기 어려워 주로 제도나 교육 기관을 중심으로 한 사회사 연구가 주를 이루어 왔습니다. 앞으로는 훌륭한 현대 과학자들의 연구가 과학사의 영역으로 편입되면서 이론과 사회적 맥락이 더욱 풍성하게 연결될 것으로 기대됩니다. 최근 주목받는 '빅 히스토리'가 현대 과학 이론을 바탕으로 우주의 기원을 다룬다면, 과학사는 과학이 우리 사회에서 수행하는 역할과 방향성을 보여주는 더 넓은 관점을 제공합니다. 특히 과학기술학(STS)은 인공지능이나 유전공학 같은 현대 기술이 사회와 어떻게 충돌하고 변화하는지에 집중합니다. 과학사, 철학, 정책 등을 포괄하는 이러한 융합적 접근은 학생들이 과학을 단순한 지식의 암기가 아닌, 사회적 맥락 속에서 이해하고 비판적으로 사고할 수 있는 '빅 픽처'를 그려주게 합니다. 과학은 결코 완성된 지식의 덩어리가 아니라, 사회적 합의를 거치며 끊임없이 변화하는 과정에 있습니다. 따라서 과학기술이 나아가야 할 방향을 설정하는 일은 과학만의 영역이 아니라 인문학적 성찰이 반드시 동반되어야 하는 과제입니다. 기후 위기나 감염병 같은 현대 사회의 난제들을 해결하기 위해서는 공공의 이익과 돌봄을 우선하는 과학의 공공성이 강조되어야 합니다. 이러한 논의를 통해 우리 사회에 정말 필요한 과학기술이 무엇인지 고민하고 사회적 합의를 이끌어내는 과정이 무엇보다 중요합니다. 역사는 단순히 박제된 과거의 기록이 아니라, 현재의 관점에서 과거를 다시 읽어내는 '재구성'의 과정입니다. 우리가 과거의 과학사를 공부하는 궁극적인 목적은 그 지식을 통해 현재를 더 잘 살아가고 미래를 설계하기 위함입니다. '앎은 삶을 바꾼다'는 말처럼, 과학이라는 지식이 단순한 정보에 그치지 않고 우리 삶을 변화시키는 깊이 있는 경험이 될 때 과학 문화는 비로소 활성화될 수 있습니다. 과거와 현재의 대화를 통해 미래를 향한 새로운 가치를 발견하는 것이 바로 과학사가 우리에게 주는 진정한 선물입니다.

정인경

카오스재단석학인터뷰

융합

[인터뷰] 임채호_양자역학이 일반인에게 어려운 이유ㅣ 2021 카오스강연 '시간, 물질 그리고 우주'

밤하늘의 은하수를 바라보며 느끼는 감성은 우리를 무한한 상상력의 세계로 인도합니다. 하지만 양자역학의 세계는 우리가 일상에서 직접 보고 느낄 수 있는 범위를 벗어나 있기에 매우 어렵고 생소하게 다가옵니다. 과학자들에게 양자역학은 자연의 근본 원리를 다루는 하나의 정교한 도구와 같습니다. 수많은 실험을 통해 축적된 지식은 비록 간접적일지라도 미시 세계의 특별한 메커니즘을 끊임없이 입증해 왔습니다. 일반인들이 양자역학의 복잡한 수식과 공식을 모두 이해하기는 힘들겠지만, 그 속에 담긴 핵심적인 사고방식 한두 가지만이라도 파악한다면 현대 과학의 정수를 이해하는 소중한 발판이 될 것입니다. 우주의 시작을 추적하다 보면 우리는 필연적으로 양자역학의 영역에 도달하게 됩니다. 현재 팽창하는 우주를 거꾸로 되돌리면 원자보다 더 작은 미시 세계, 즉 소립자 세계가 나타나기 때문입니다. 이 초기 우주에서는 양자 현상이 결정적인 역할을 하며, 우리가 일상적으로 경험하는 거시 세계의 물리 법칙과는 전혀 다른 원리들이 작동합니다. 당시에는 입자와 반입자가 찰나의 순간에 생성되고 소멸하는 역동적인 상호작용이 반복되었습니다. 이러한 미시적 과정들은 오늘날 우리가 목격하는 거대한 우주의 구조를 형성하는 근본적인 기초가 되었으며, 현대 물리학이 풀어야 할 가장 흥미로운 수수께끼 중 하나로 남아 있습니다. 양자역학이 다루는 세계는 우리가 일상에서 경험하는 실수의 세계를 훨씬 넘어섭니다. 소립자의 미세한 움직임을 온전히 이해하기 위해서는 실수를 확장한 복소수 공간이라는 새로운 수학적 틀이 필요합니다. 여기에는 우리가 시계로 재는 일반적인 시간 외에 '허수 시간'이라는 독특한 개념이 존재합니다. 이러한 특수한 시간의 영역에서는 아주 짧은 찰나의 순간이 실제로는 매우 긴 물리적 과정이 될 수 있으며, 보이지 않는 곳에서 수많은 입자가 상호작용합니다. 이러한 현상들은 비록 우리 눈에 직접 보이지는 않지만, 결국 거시적인 자연의 다양한 현상 속에 간접적인 형태로 투영되어 그 존재를 드러냅니다. 오랜 시간 강연을 통해 지식을 전달해 온 학자로서, 정년 이후에는 새로운 방식으로 과학적 아이디어를 표현하고자 하는 시도가 이어지고 있습니다. 나무를 가공하여 추상적인 개념을 구체적인 형상으로 구현하는 작업은 복잡한 언어적 설명 대신 실물 그 자체로 메시지를 전달하는 독특한 매력이 있습니다. 기존의 예술적 형식을 그대로 답습하기보다 자신이 평생 탐구해 온 과학적 원리를 나무라는 따뜻한 소재에 담아내는 과정은 즐거운 도전입니다. 뉴턴 역학이나 확률의 개념을 시각적인 움직임으로 연결하는 목공 작업은, 말로 다 표현할 수 없는 과학의 심오한 아름다움을 대중에게 직관적으로 보여주는 새로운 소통의 언어가 됩니다. 우주를 향한 탐구는 인간의 순수한 상상력과 철학에서 시작하여 정교한 수학과 과학적 검증으로 완성됩니다. 과거에는 밤하늘의 별을 보며 신화와 이야기를 만드는 인문학적 상상이 주를 이루었지만, 20세기에 들어서며 인류는 우주를 객관적이고 과학적으로 탐구할 수 있는 단계에 이르렀습니다. 이를 현실화하기 위해서는 고도의 수학적 노력과 엄밀한 과학적 사고방식이 필수적으로 요구됩니다. 방대한 과학 지식 중에서 가장 기본적이고 핵심적인 원리들을 제대로 이해하고 체득한다면, 우리는 그것을 바탕으로 우주에 대한 사고를 무한히 확장할 수 있습니다. 결국 과학은 복잡한 현상 속에서 단순하고 명쾌한 본질을 찾아가는 여정입니다.

임채호

카오스재단카오스강연

물리학

[인터뷰] 신지혜_ 은하연구자가 가상우주를 만드는 이유 | 2021 봄 카오스강연 'SPACE OPERA'

우주는 대부분 검고 텅 비어 있지만, 그 속의 밝고 아름다운 천체들은 우리에게 깊은 평온함을 줍니다. 어린 시절 느꼈던 우주의 안락함은 학문적 탐구로 이어졌고, 이제는 인간이 가진 근원적인 철학적 질문들에 과학이라는 도구로 답하는 과정에서 큰 매력을 느낍니다. 우주의 조화로움 속에서 그 근원을 찾아가는 여정은 단순한 지식 습득을 넘어 인류의 정체성을 확인하는 과정이기도 합니다. 과학은 차가운 수식의 나열이 아니라, 우리가 어디에서 왔는지에 대한 따뜻한 대답이 되어줍니다. 천문학 연구에 있어 보편적인 경향을 따르는 은하들보다 데이터상에서 외따로 떨어져 있는 은하들에 더 큰 애착을 느낍니다. 별이 생성되기 어려운 환경임에도 불구하고 별이 태어나는 은하처럼, 상식을 벗어난 존재들은 그 이면에 수많은 비밀을 감추고 있기 때문입니다. 이러한 예외적인 사례들을 분석하고 이해하려는 노력은 우주의 복잡한 메커니즘을 파악하는 중요한 열쇠가 됩니다. 통계적 수치 너머에 숨겨진 은하의 개별적인 사연을 읽어내는 일은 연구자에게 큰 즐거움을 선사합니다. 실제 은하를 관측하는 것은 특정 시점의 단편적인 정보만을 제공하지만, 수치 시뮬레이션은 시공간의 제약을 뛰어넘게 해줍니다. 가상 우주에 가설을 설정하고 이를 관측 결과와 비교하며 유효성을 검증하는 과정은 은하의 생성과 진화라는 거대한 역사를 재구성하는 작업입니다. 정립된 물리 법칙을 적용하여 인과관계를 파악하고 모형을 세밀하게 분석함으로써, 우리는 수십억 년에 걸친 우주의 변화 과정을 한눈에 조망하고 그 원리를 깊이 있게 이해할 수 있습니다. 연구의 긴장감 속에서 차를 마시는 행위는 온전한 휴식과 사유의 시간을 제공합니다. 특히 다기를 준비하고 차를 우려내는 일련의 과정은 복잡한 일상에서 벗어나 자신만의 시공간을 소유하는 특별한 경험이 됩니다. 최근에는 아홉 살 아이와 함께 차를 마시며 하루의 이야기를 나누는 시간이 더해져, 혼자만의 고요함 대신 소중한 사람과의 유대감이 그 자리를 채우고 있습니다. 이러한 일상의 조화는 우주를 연구하는 이성적인 태도와 삶을 대하는 감성적인 태도 사이의 균형을 잡아주는 중요한 역할을 합니다. 칼 세이건의 '코스모스'와 앤 드루얀의 후속작은 우주와 인류의 관계를 깊이 있게 성찰하게 하는 훌륭한 길잡이입니다. 특히 과학적 사실에 풍부한 상상력과 문장력을 더한 저작들은 우주가 단순한 공간이 아닌 끝없는 질문의 대상임을 일깨워줍니다. 미세한 밀도 요동에서 시작해 우주 거대 구조가 형성되기까지의 과정을 연구하는 것은 결국 우리 존재의 근원을 묻는 일과 맞닿아 있습니다. 세계적인 규모의 수치 시뮬레이션을 통해 우주의 신비를 밝히려는 노력은 앞으로도 인류의 지적 지평을 넓혀갈 것입니다.

신지혜

카오스재단2021 카오스강연 'SPACE OPERA'

천문학

[과학책수다] 프랑켄슈타인 2편

1816년 여름, 바이런과 메리 셸리 등 당대 최고의 문인들이 모여 공포 이야기를 짓기로 한 약속에서 '프랑켄슈타인'이 탄생했습니다. 당시 출판사는 명성이 높았던 바이런의 이름을 빌려 작품을 홍보하기도 했으나, 이 소설은 메리 셸리라는 천재적인 작가의 손에서 빚어진 독창적인 결과물이었습니다. 단순한 괴담을 넘어 근대 과학의 태동기에 인간의 창조적 욕망과 그에 따른 책임을 묻는 이 작품은 오늘날까지도 SF 장르의 효시로 평가받으며 깊은 울림을 줍니다. 바이런의 딸인 에이다 러브레이스는 문학적 감수성 대신 수학과 과학에 몰두하며 인류 최초의 프로그래머라는 이름을 남겼습니다. 그녀는 찰스 배비지의 해석기관 설계도를 보고 기계가 단순한 계산을 넘어 복잡한 프로그램을 수행할 수 있음을 예견했습니다. 이는 과학적 소양이 근대 지식인들의 기본 덕목이었음을 보여주는 사례이기도 합니다. 부모의 재능을 이어받으면서도 자신만의 영역을 개척한 그녀의 삶은 과학과 문학이 교차하는 지점에서 빛나는 성취를 이루었습니다. 소설 속 생명 창조의 서사는 현대의 복제양 돌리나 유전자 편집 아기 실험과 같은 생명 윤리 문제로 이어집니다. 과학 기술이 비약적으로 발전하여 인간이 생명의 영역에 개입할 수 있게 된 오늘날, 프랑켄슈타인이 던지는 경고는 더욱 절실하게 다가옵니다. 인간의 존엄성을 지키기 위한 윤리적 가이드라인이 부재할 때, 기술은 축복이 아닌 재앙이 될 수 있습니다. 창조주로서의 책임감을 망각한 결과가 어떤 비극을 초래하는지 우리는 이 고전을 통해 끊임없이 되새겨야 합니다. 19세기 당시 전기는 생명의 근원으로 여겨졌으며, 갈바니즘 이론에 근거한 다양한 실험들이 대중적인 관심을 끌었습니다. 죽은 생명체에 전기 자극을 주어 경련을 일으키는 시연은 마치 마술처럼 보였고, 이는 메리 셸리에게 생명 재생이라는 영감을 제공했습니다. 과학이 미지의 영역을 탐구하던 시대적 분위기는 소설 속 빅터 프랑켄슈타인의 광기 어린 집착과 맞물려 있습니다. 자연 법칙을 거스르려는 인간의 욕망은 당대의 과학적 발견을 토대로 더욱 구체화되었습니다. 프랑켄슈타인의 피조물은 이름조차 얻지 못한 채 창조주로부터 버림받고 사회에서 철저히 소외당했습니다. 괴물이라는 낙인은 그의 본질이 아닌 흉측한 외모에서 비롯된 것이었으며, 이는 타자에 대한 인간의 편견과 배타성을 날카롭게 비판합니다. 진정한 공포는 괴물의 존재 자체가 아니라, 소통과 공감의 기회를 박탈당한 존재가 느끼는 고독과 슬픔에서 기인합니다. 이름을 불러주는 행위가 존재의 의미를 부여하듯, 피조물에게 필요했던 것은 증오가 아닌 따뜻한 관심이었습니다. ‘근대의 프로메테우스’라는 부제는 신의 영역인 불을 훔쳐 인간에게 전달한 티탄 신족의 신화에서 유래했습니다. 프로메테우스가 인간에게 문명의 도구를 주어 숭배받았다면, 빅터 프랑켄슈타인은 생명의 비밀을 파헤쳐 비극을 자초한 인물로 묘사됩니다. 이는 지식의 탐구가 가져올 수 있는 위험성과 인간이 감당해야 할 운명적 무게를 상징합니다. 신이 되려 했던 인간의 오만함은 결국 스스로를 파멸로 이끌며, 금기를 깨뜨린 대가가 얼마나 가혹한지를 신화적 비유를 통해 보여줍니다. 메리 셸리의 삶은 상실과 고독으로 점철되어 있었으며, 이러한 개인적 경험은 소설 속 인물들의 내면에 깊이 투영되었습니다. 어머니의 부재와 가족 간의 갈등 속에서 자라난 그녀는 피조물의 외로움을 누구보다 깊이 이해했을 것입니다. 프랑켄슈타인은 단순한 공포 소설을 넘어 인간 존재의 근원적 슬픔과 사회적 소외를 다룬 철학적 텍스트입니다. 과학 기술이 인류의 미래를 결정짓는 현대 사회에서, 이 작품은 우리가 잃지 말아야 할 인간성과 윤리적 성찰이 무엇인지 묻고 있습니다.

국립과천과학관과학책📚수다

생명과학
융합

[정말 읽었니?#9] 송기원 교수_ '종의 기원', 지성에서 영성으로 가는 여정

찰스 다윈의 '종의 기원'은 단순한 고전을 넘어 현대 생명과학의 근간을 이루는 정수입니다. 많은 이들이 처음에는 이 방대한 기록을 지루하게 느낄 수 있지만, 생명의 원리를 깊이 탐구하다 보면 다윈이 보여준 집요함에 경외감을 느끼게 됩니다. 그는 수많은 사실을 수집하고 분석하여 생명 현상을 관통하는 하나의 논리를 세웠습니다. 연구가 막히거나 힘든 순간, 다윈의 집요함을 떠올리며 다시금 과학적 탐구의 힘을 얻게 되는 것은 그가 남긴 학문적 태도가 오늘날의 과학자들에게도 여전히 유효하기 때문입니다. 다윈 이전의 생물학은 단순히 생명체를 분류하고 수집하는 박물학의 수준에 머물러 있었습니다. 그러나 다윈은 모든 생명체가 동일한 원리에 의해 존재하게 되었다는 혁신적인 논리를 제시하며 근대 생물학의 문을 열었습니다. 그 핵심은 바로 '자연선택'입니다. 무작위적인 변이 속에서 자연 환경에 더 잘 적응한 개체가 살아남아 자손을 남기는 과정이 반복되면서, 아주 단순한 생명체로부터 오늘날의 다양하고 복잡한 생태계가 형성되었습니다. 이는 지구상의 모든 종이 같은 방법으로 탄생했음을 증명한 최초의 시도였습니다. 진화에는 정해진 방향이나 목적이 없다는 점은 다윈이 강조한 또 다른 중요한 개념입니다. '생명의 나무' 비유처럼 진화는 공통 조상으로부터 여러 갈래로 뻗어 나가는 우연의 산물이며, 만약 지구가 다시 태어난다면 지금과는 전혀 다른 생명체들이 존재할 수도 있습니다. 또한, 다윈은 생존에 불리해 보이는 화려한 특징들이 왜 나타나는지를 '성선택' 개념으로 설명했습니다. 포식자의 눈에 띄는 위험을 감수하더라도 번식을 위해 이성에게 매력을 어필하는 형질이 선택됨으로써 생명의 다양성은 더욱 풍성해질 수 있었습니다. 현대 과학은 다윈이 미처 알지 못했던 유전학과 분자생물학의 발전을 통해 진화의 과정을 더욱 정밀하게 이해하게 되었습니다. 특히 발생 과정에서의 유전자 발현 차이가 어떻게 다양한 형태의 생명체를 만드는지 연구하는 '이보디보(Evo-Devo)' 분야는 다윈의 이론을 현대적으로 확장하고 있습니다. 아주 단순한 유전자 세트가 어떻게 작동하느냐에 따라 경이로울 정도로 다채로운 생명체가 탄생한다는 사실은, 다윈이 '종의 기원' 말미에서 언급했던 생명의 장엄함을 과학적으로 뒷받침하며 우리에게 깊은 감동을 줍니다. 오늘날 우리는 인위적인 유전공학과 합성생물학의 시대를 살아가며 자연의 섭리에 개입하고 있습니다. 다윈이 강조한 '자연은 도약하지 않는다'는 원리와 생태계의 '공진화'를 되새겨볼 때, 인간에 의한 급격한 변화와 멸종의 가속화는 깊은 성찰을 요구합니다. 과학이란 결국 남들이 던지지 않은 질문을 찾아 답을 해나가는 영적인 여정입니다. 다윈이 보여준 자연에 대한 순수한 호기심과 겸허한 태도는, 우리가 앞으로 마주할 생명 윤리와 환경 문제에 대해 중요한 혜안을 제공해 줄 것입니다.

송기원

카오스재단읽다과학

생명과학

[정말 읽었니?#6] 전중환 교수 "[이기적 유전자]가 싸구려 대중과학서라고?" (1편)

리처드 도킨스의 저서 『이기적 유전자』는 출간 이후 수많은 오해와 찬사를 동시에 받아온 과학계의 고전입니다. 많은 이들이 제목만 보고 인간이 본래 이기적인 존재라거나 유전자가 우리를 조종한다는 결정론적 시각으로 오해하곤 합니다. 하지만 도킨스가 강조한 '이기적'이라는 표현은 자연선택의 기본 단위가 개체나 집단이 아닌 유전자라는 점을 설명하기 위한 은유에 불과합니다. 유전자가 다음 세대에 자신의 복제본을 더 많이 남기려는 속성을 생물학적 관점에서 정의한 것이지, 인간의 도덕적 가치 판단을 내포한 것은 아닙니다. 유전자는 결코 홀로 존재하거나 작동하지 않습니다. 도킨스는 이를 조정 선수의 비유를 통해 명쾌하게 설명합니다. 뛰어난 조정 선수 한 명만으로는 경기에서 이길 수 없으며, 팀원들이 서로 호흡을 맞춰 노를 저어야 승리할 수 있듯이 유전자 또한 게놈이라는 생태계 내에서 상호 협력해야 합니다. 날카로운 이빨을 만드는 유전자가 제 기능을 하려면 이를 뒷받침할 튼튼한 다리와 소화 기관을 만드는 유전자들의 도움이 필수적입니다. 결국 '이기적 유전자'의 생존 전략은 역설적으로 개체 내에서의 긴밀한 '협력'을 전제로 성립되는 셈입니다. 흔히 제기되는 또 다른 오해는 이 책이 유전자 결정론을 옹호한다는 시각입니다. 그러나 도킨스가 진정으로 강조하는 바는 유전자 중심 진화론이지, 유전자가 모든 행동을 결정한다는 운명론이 아닙니다. 진화는 수백만 년에 걸쳐 특정 유전자의 빈도가 변해가는 과정이며, 이 과정에서 유전자가 선택의 단위임을 밝힌 것입니다. 개체의 발달 과정에서는 유전과 환경이 끊임없이 상호작용한다는 점을 도킨스 역시 인정합니다. 따라서 이 책은 한 세대 내의 형질 발달보다는 긴 역사적 흐름 속에서 진화가 어떻게 일어나는지를 규명하는 데 집중하고 있습니다. 『이기적 유전자』의 독창성은 산발적으로 흩어져 있던 해밀턴, 트리버스 등 당대 석학들의 이론을 '유전자 중심'이라는 하나의 틀로 통합했다는 데 있습니다. 도킨스는 복잡한 학술 논문에 파묻혀 있던 개념들을 대중과 동료 과학자 모두가 이해할 수 있는 명료한 언어로 재구성하여 진화론의 거대한 지붕을 완성했습니다. 또한 그는 자신의 이론이 종교적 신념이 아님을 분명히 합니다. 만약 이론을 반증할 명백한 증거가 나타난다면 언제든 입장을 바꿀 준비가 되어 있다는 그의 태도는 과학이 지향해야 할 객관적 진리 탐구의 자세를 잘 보여줍니다. 진화론은 현대 심리학을 생물학의 한 분과로 편입시키며 인간의 마음과 행동을 이해하는 새로운 지평을 열었습니다. 진화심리학은 인간의 정신 기제를 진화적 적응의 산물로 파악하며, 이는 의학이나 사회과학 등 다양한 분야로 확장되고 있습니다. 『이기적 유전자』는 단순히 지식을 전달하는 책을 넘어, 세상을 바라보는 근본적인 틀을 제공합니다. 1976년에 처음 세상에 나온 이 책이 여전히 유효한 통찰을 주는 이유는, 생명 현상의 본질을 꿰뚫는 날카로운 시각과 과학적 이성이 지닌 힘을 우리에게 끊임없이 상기시키기 때문입니다.

전중환

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생명과학

[정말 읽었니?#3] 이석영 교수 "[코스모스] 과학자가 쓴 책 중 가장 과학적이지 않은 책?!"

칼 세이건의 '코스모스'는 단순한 과학 지식의 전달을 넘어 인류 문명과 철학을 아우르는 독특한 위치를 차지합니다. 이 책은 우주를 정밀하게 기술하기보다는 우주라는 거대한 매개체를 통해 저자가 가진 삶과 문화에 대한 통찰을 제시합니다. 천문학자 이석영은 이 책을 과학자가 쓴 가장 과학적이지 않은 책이라 평하며, 칼 세이건을 단순한 연구자가 아닌 사유하는 사상가로 정의합니다. 보이저호가 찍은 '창백한 푸른 점'이 우리에게 인류의 존재 의미를 묻게 했듯, 이 책은 과학의 틀 안에서 형이상학적인 질문을 던집니다. 천문학을 전공하기 전 처음 접한 '코스모스'는 기대와 달라 당혹감을 주기도 했습니다. 당시에는 우주에 대한 명쾌한 해답을 원했지만, 책은 오히려 문명과 존재에 대한 복잡한 사유를 담고 있었기 때문입니다. 하지만 시간이 흘러 다시 마주한 이 책은 타의 추종을 불허하는 저술가로서의 탁월함을 보여주었습니다. 과학자들은 대개 증거에 따라 의견을 바꾸는 데 익숙하지만, 칼 세이건은 자신만의 확고한 철학적 일관성을 바탕으로 우주와 인간의 관계를 정의했습니다. 이러한 태도는 과학이 단순한 데이터의 나열이 아님을 깨닫게 합니다. 천문학의 다양한 분야를 연구하다 보면 결국 도달하게 되는 지점은 '인간이 우주 전체의 결정체'라는 사실입니다. 아인슈타인의 상대성 이론에서 시공간이 연동되듯, 인간 역시 우주와 분리된 존재가 아니라 우주의 산물로서 함께 호흡합니다. 우주를 광대하고 무서운 공간으로만 인식하기보다, 그 거대한 흐름의 최종 결과물이 바로 나 자신이라는 사실을 인지할 때 우리는 스스로를 더욱 소중하게 여길 수 있습니다. 이는 천문학이 우리에게 주는 가장 큰 위로이자 존재론적인 가르침이라 할 수 있습니다. 현대 천문학은 1970년대 칼 세이건이 활동하던 시기에 비해 비약적인 발전을 이루었습니다. 당시에는 미처 알지 못했던 암흑 물질과 암흑 에너지, 그리고 수많은 외계 행성에 대한 발견은 우주에 대한 우리의 이해를 한층 넓혀주었습니다. 만약 오늘날 '코스모스'에 새로운 장을 추가한다면 은하의 형성과 외계 행성 탐사에 대한 현대적 지식이 담겨야 할 것입니다. 비록 과학적 정보는 갱신되어야 할 부분이 있을지라도, 우주를 바라보며 '나는 누구인가'를 묻는 근본적인 탐구 정신은 여전히 유효한 가치를 지닙니다. 결국 코스모스는 외부에 존재하는 관찰 대상이 아니라, 관찰자인 우리 자신과 동일시되는 개념입니다. 내가 존재함으로써 우주가 의미를 갖고, 우주가 존재함으로써 내가 존재할 수 있다는 상호 의존성은 과학과 철학의 경계를 허뭅니다. 천문학자로서 평생을 바쳐 연구하는 궁극적인 목적도 결국 '나는 무엇이며 어떻게 살아야 하는가'라는 원초적인 질문에 답을 얻기 위함입니다. 137억 년의 세월을 품고 400억 광년의 팽창을 함께해 온 우리 모두는 각자가 하나의 소우주로서 거대한 우주의 역사를 몸소 증명하고 있습니다.

이석영

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천문학

[과학책수다] 하리하라의 과학고전 카페

‘하리하라의 과학고전 카페’는 단순한 과학 지식의 전달을 넘어, 과학을 바라보는 비판적인 시각과 철학적 사유를 제안합니다. 저자 하리하라는 과학이 결코 완전무결한 진리가 아니며, 인간의 시행착오를 통해 함께 만들어가는 과정임을 강조합니다. 특히 이 책은 아홉 편의 과학 고전을 통해 과학기술결정론에서 벗어나 사회와 과학이 어떻게 상호작용하며 발전해야 하는지를 심도 있게 다룹니다. 독자들은 이를 통해 과학이 우리 삶과 동떨어진 영역이 아니라, 끊임없이 고민하고 토론해야 할 대상임을 깨닫게 됩니다. 토마스 쿤의 ‘과학 혁명의 구조’는 과학이 누적적인 발전을 거듭한다는 전통적인 관점을 뒤흔듭니다. 쿤은 특정 시대의 과학자들이 공유하는 사고의 틀인 ‘패러다임’이 새로운 관찰과 증거에 의해 위기를 맞이하고, 결국 새로운 패러다임으로 전환되는 과정을 ‘과학 혁명’이라 정의했습니다. 빛의 성질이 입자에서 파동으로, 다시 광자로 정의되는 과정은 이러한 혁명적 변화의 대표적인 사례입니다. 과학은 고정된 실체가 아니라 시대의 합의와 해석에 따라 역동적으로 움직이는 지식의 체계임을 보여줍니다. 마틴 가드너의 저작은 우리 주변에 만연한 사이비 과학과 과학적 사기를 날카롭게 파헤칩니다. 혈액형 성격설이나 음이온 제품의 효능처럼 과학적 근거가 부족함에도 대중에게 맹신되는 현상들은 정보의 비대칭성과 인간의 불안한 심리에서 기인합니다. 가짜가 진짜처럼 행세하는 사이비 과학은 때로 전문가조차 속일 만큼 정교하게 조작되기도 합니다. 따라서 모든 정보를 무비판적으로 수용하기보다, 과학적 근거를 꼼꼼히 따져보고 의심하는 태도는 현대 사회를 살아가는 시민에게 필수적인 덕목이라 할 수 있습니다. 레이첼 카슨의 ‘침묵의 봄’은 환경 오염에 대한 경고를 통해 현대 환경 운동의 시발점이 되었습니다. 당시 기적의 살충제로 불리던 DDT의 유해성을 고발한 그녀는 산업계의 거센 비난과 인신공격에 직면했으나, 결국 과학적 사실을 바탕으로 세상을 변화시켰습니다. DDT의 무분별한 사용은 먹이사슬의 최상위에 있는 대머리수리의 멸종 위기를 초래하는 등 생태계 전반에 치명적인 영향을 미쳤습니다. 이는 경제적 논리와 기술적 편리함에 매몰되어 생명의 가치를 간과했을 때 어떤 비극이 발생하는지를 여실히 보여주는 사례입니다. 과학은 모든 이에게 공평하게 혜택이 돌아가고 사회적 비용을 낮추는 방향으로 나아가야 합니다. DDT의 사례에서 보듯, 위험성이 밝혀진 후에도 경제적 이유로 대체재를 사용하지 못하는 제3세계의 현실은 과학이 기술적 문제를 넘어 윤리적, 경제적 선택의 문제임을 시사합니다. 과학 고전을 읽는 이유는 과거의 지식을 습득하는 데 그치지 않고, 현재 우리가 직면한 복잡한 문제들을 해결할 수 있는 통찰력을 얻기 위함입니다. 인간과 환경을 존중하는 과학 철학이야말로 미래 사회를 이끌어갈 진정한 원동력이 될 것입니다.

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[과학자가 쓴 과학책#3] 다윈의 식탁 by장대익 | KAOS X 공원생활 특집 | 김태훈의 게으른 책읽기

과학은 단순히 실험실에서 이루어지는 행위를 넘어, 기록되고 읽히는 과정을 통해 비로소 완성됩니다. 우리가 파인만이나 다윈 같은 위대한 과학자들을 기억하는 이유는 그들이 남긴 저작을 통해 인류의 지적 유산을 다음 세대로 전달했기 때문입니다. 과학 책을 읽는다는 것은 세상을 바라보는 새로운 눈을 갖는 일이며, 복잡한 자연 현상 뒤에 숨겨진 원리를 탐구하는 첫걸음이 됩니다. 이러한 읽기의 과정은 우리를 과학적 세계관으로 안내하며, 삶의 본질을 이해하는 깊은 통찰을 제공합니다. 기계공학을 전공하던 한 청년이 '우리는 어디서 와서 어디로 가는가'라는 본질적인 질문을 던지며 진화학자의 길로 들어선 과정은 매우 흥미롭습니다. 고갱의 예술적 질문에 대한 해답을 과학철학과 진화생물학에서 찾으려 했던 노력은, 현대 과학이 단순한 지식의 나열이 아니라 인간 존재에 대한 탐구임을 보여줍니다. 복잡한 기계의 작동 원리를 연구하던 시각은 생명이라는 정교한 시스템을 분석하는 토대가 되었고, 이는 대중에게 진화론의 정수를 전달하는 강력한 동력이 되었습니다. 진화론은 초등학생도 이해할 수 있을 만큼 논리 구조가 단순하지만, 동시에 우리의 직관을 거스르는 반직관적인 특성을 지니고 있습니다. 우리는 복잡한 시계를 보면 당연히 설계자를 떠올리지만, 다윈은 자연선택이라는 기계적이고 점진적인 과정을 통해 그보다 훨씬 정교한 생명체가 탄생할 수 있음을 증명했습니다. 0.1%의 시각이라도 생존에 유리하다면 그것이 누적되어 결국 인간의 눈과 같은 경이로운 구조를 만들어낸다는 설명은, 자연의 다양성을 이해하는 핵심 열쇠가 됩니다. 현대 진화론의 세계는 창조론과의 대립을 넘어, 진화의 메커니즘을 둘러싼 내부적인 논쟁으로 더욱 풍성해졌습니다. 유전자의 관점에서 이타성을 설명하려는 리처드 도킨스와 역사적 우발성과 화석 기록의 불연속성을 강조하는 스티븐 제이 굴드의 대립은 그 대표적인 사례입니다. 자연선택이 어느 수준에서 작동하는지, 진화의 속도가 얼마나 균일한지에 대한 이들의 치열한 논쟁은 진화론이 고착된 교리가 아니라 끊임없이 발전하고 생동하는 학문임을 우리에게 일깨워 줍니다. 진화론을 이해하는 것은 단순히 과학 지식을 습득하는 것을 넘어, 자연이라는 거대한 책을 읽기 위한 문자를 배우는 것과 같습니다. 외국어를 모르면 타국의 문화를 깊이 있게 이해할 수 없듯이, 진화라는 언어를 모르면 우리를 둘러싼 생태계의 질서와 변화를 온전히 해석할 수 없습니다. 다윈이 선사한 이 지적 도구는 우리가 감각적으로만 인식하던 세상을 논리적이고 체계적으로 바라보게 하며, 인류가 자연의 일부로서 지녀야 할 겸손과 지혜를 가르쳐 줍니다.

장대익

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생명과학

[과학을 찾는 사람들] 이정모 관장님 3편 :: SF영화 이상형월드컵 1

SF 영화는 단순한 상상을 넘어 인류의 근원적인 질문을 던지는 창구 역할을 합니다. <2001 스페이스 오디세이>와 같은 고전 명작은 우리가 어디에서 왔으며 누구인지, 그리고 어디로 향하는지에 대한 깊은 철학적 사유를 이끌어냅니다. 기술적인 전율과 함께 전달되는 이러한 메시지는 이과적 감성을 자극하며 영화가 끝난 뒤에도 긴 여운을 남깁니다. <스타워즈> 시리즈가 대중적인 아이콘으로 자리 잡은 것 역시 그 속에 담긴 거대한 세계관과 인상적인 대사들이 관객의 마음을 사로잡았기 때문입니다. SF 장르가 어렵게 느껴질 수 있음에도 대중의 사랑을 받는 이유는 그 기저에 흐르는 보편적인 감정 덕분입니다. <E.T.>가 외계인과의 우정과 사랑을 통해 감동을 주었듯, <인터스텔라>는 블랙홀과 웜홀이라는 복잡한 물리학적 소재를 부녀간의 애틋한 사랑으로 풀어냈습니다. 시간의 상대성이라는 어려운 이론조차 가족을 향한 간절한 마음과 결합할 때 관객은 이를 지식으로 수용하는 것을 넘어 가슴으로 이해하게 됩니다. 따뜻한 인간미는 차가운 과학 기술에 생명력을 불어넣는 핵심 요소입니다. 과학적 탐구는 단순히 지식을 습득하는 과정을 넘어 인류가 나아가야 할 방향을 제시합니다. 거대한 우주의 질서 속에서 인간이 차지하는 위치를 깨닫는 것은 겸손함과 동시에 책임감을 일깨워줍니다. 이러한 인식은 환경 보호나 생태계 보존과 같은 실천적 과제로 이어지며, 우리가 발을 딛고 있는 지구를 더 깊이 이해하고 사랑하게 만듭니다. 미래 세대를 위해 현재의 우리가 무엇을 준비해야 하는지 고민하는 것이 과학이 주는 진정한 가치라고 할 수 있습니다. 기술의 발전은 인간의 정체성에 대한 새로운 고민을 안겨주었습니다. <블레이드 러너>나 <공각기동대>와 같은 작품은 복제인간의 인권이나 뇌와 신체의 분리 문제를 다루며 '인간답다는 것'의 정의를 다시 묻습니다. 과거에는 뇌의 위치가 곧 자아라고 믿었지만, 이제는 나노 컴퓨터나 AI의 발달로 인해 그 경계가 모호해지고 있습니다. 단순히 사람과 닮아가는 기술을 넘어, 인간다움을 어떻게 새롭게 정의할 것인가에 대한 논의는 현대 과학과 철학이 함께 풀어가야 할 숙제입니다. SF 영화의 진화는 시각적 혁신과 서사의 단순함이 조화를 이룰 때 극대화됩니다. <아바타>는 3D 기술을 통해 관객에게 새로운 공간적 통찰을 제공했으며, 익숙한 서사 구조를 활용해 메시지를 효과적으로 전달했습니다. 또한 <터미네이터>나 <백 투 더 퓨처>처럼 타임 패러독스를 다룬 작품들은 시간 여행이라는 매혹적인 소재로 지적 호기심을 자극합니다. 이처럼 SF는 과학적 상상력과 영화적 재미를 결합하여 우리가 꿈꾸는 미래와 마주하게 하는 강력한 매체로 기능하고 있습니다.

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[석학인터뷰] 박종화_ 인간이 영원히 산다?! | 2020 봄 카오스강연 '첨단기술의 과학'

어린 시절 동물을 좋아하던 소년은 유한한 인간의 수명에 충격을 받고 영생의 길을 고민하기 시작했습니다. 그 과정에서 게놈 연구의 필요성을 깨달았고, 이를 위해 컴퓨터 기술을 결합한 융합 학문의 길을 걷게 되었습니다. 게놈은 인류 역사상 금속활자나 인쇄기의 발명에 비견될 만큼 위대한 혁명이며, 인간 존재에 대한 근본적인 접근법을 바꾸는 열쇠입니다. 이제 게놈이 기록되기 시작하면서 인류는 이전에는 상상조차 할 수 없었던 기술적 진보와 혁명적인 변화를 맞이할 준비를 하고 있습니다. 인간의 수명에 정해진 한계는 없으며, 노화를 늦추거나 되돌리는 기술이 완성되는 순간 인류는 삶의 기간을 스스로 결정하는 선택권을 갖게 될 것입니다. 100년이나 200년, 혹은 그 이상의 삶을 영위할지 여부는 더 이상 피할 수 없는 운명이 아닌 개인의 의지에 따른 선택 영역으로 들어오게 됩니다. 노화 정복을 향한 연구는 인류가 죽음의 굴레에서 벗어나는 새로운 시대를 열어줄 것이며, 이는 생물학적 한계를 극복하려는 인간의 끊임없는 도전이 결실을 맺는 과정이라 할 수 있습니다. 과학자로서의 성장에 큰 영향을 준 것은 버트런드 러셀의 철학과 역설에 대한 질문들이었습니다. 모순을 해결하기 위한 수학적 논리와 과학적 질문의 과정은 생명공학 연구의 든든한 뼈대가 되었습니다. 앞으로의 미래는 지구상의 모든 생명체와 인간의 게놈이 완전히 해독되는 시대로 나아가고 있습니다. 울산에서 진행 중인 '한국인 1만 명 게놈 사업'은 이러한 거대한 흐름의 일환이며, 게놈이 단순한 운명을 넘어 우리가 스스로 변화시키고 개척할 수 있는 영역임을 증명하는 철학적이고 과학적인 여정이 될 것입니다.

박종화

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생명과학

[과학자가 쓴 과학책#1] 떨림과 울림 by김상욱 | KAOS X 공원생활 특집 | 김태훈의 게으른 책읽기

물리학은 단순히 딱딱한 학문이 아니라 만물의 이치를 탐구하는 학문입니다. 고대 철학자 탈레스가 만물의 근원을 물이라 정의했듯, 인류는 끊임없이 세상이 무엇으로 구성되어 있는지 질문해 왔습니다. 현대 물리학은 이 거대한 우주를 수학적 법칙으로 설명하려는 노력을 이어가고 있습니다. 이는 보이지 않는 근원적인 질서가 존재할 것이라는 믿음에서 출발하며, 복잡한 현상 이면의 본질을 꿰뚫어 보려는 철학적 태도와도 맞닿아 있습니다. 우리는 흔히 우리가 보고 느끼는 것이 객관적인 실체라고 믿지만, 물리학의 관점에서 보면 이는 감각 기관을 통한 해석의 결과일 뿐입니다. 빛이 물체에 반사되어 망막에 맺히고 전기 신호로 변환되는 과정은 본질을 이해하기 위한 물리적 절차입니다. 렌즈를 통과한 빛이 굴절되듯 우리의 인식도 왜곡될 수 있음을 깨닫는 순간, 비로소 사물의 본질에 다가갈 수 있습니다. 물리학은 이처럼 건조한 기계적 진동의 세계를 인간적인 영역으로 연결하는 가교 역할을 합니다. 과학은 인류가 우주의 중심이 아니라는 사실을 깨닫게 하며 문명을 성숙시켜 왔습니다. 인간은 38억 년이라는 긴 진화의 역사 속에서 탄생한 수많은 생명체 중 하나이며, 광활한 우주의 작은 행성에 거주하는 원자의 집합체입니다. 이러한 사실은 때로 인간의 자존심을 건드리며 불편함을 주기도 하지만, 우리가 누구인지에 대한 명확한 답을 제시합니다. 과학이 알려주는 존재의 본질을 바탕으로 우리는 어떻게 살 것인가라는 인문학적 질문에 대한 답을 스스로 찾아나가야 합니다. 사회적 위기 상황에서 과학적 사고는 더욱 빛을 발합니다. 팬데믹과 같은 혼란 속에서 인간은 공포를 해소하기 위해 희생양을 찾으려는 본능적인 속성을 드러내곤 합니다. 그러나 과학은 진정한 적이 누구인지 명확히 지목해 줍니다. 바이러스라는 실체를 규명하고 대응 방안을 제시함으로써, 근거 없는 미신이나 혐오에 빠지지 않도록 돕는 것입니다. 호모 사피엔스 전체가 단결하여 공동의 적과 싸워야 한다는 이성적인 판단은 바로 과학적 사실에 근거할 때 가능해집니다. 우주가 수학이라는 언어로 기술된다는 사실은 그 자체로 기적과 같습니다. 인간의 뇌는 광활한 우주를 이해하기보다는 지구라는 환경에서 생존하고 사회적 관계를 맺는 데 최적화되어 진화했습니다. 따라서 양자역학이나 시공간의 휘어짐 같은 개념이 우리의 상식과 충돌하는 것은 당연한 결과입니다. 하지만 인간의 이해 범위를 넘어서는 현상일지라도 수학적 법칙 안에서 완벽하게 작동한다면, 우리는 자신의 한계를 인정하고 우주의 법칙에 맞추어 사고를 확장하는 노력을 기울여야 합니다. 물리학은 세상을 바라보는 두 가지 흥미로운 방식을 제안합니다. 하나는 현재의 상태가 다음 순간을 결정한다는 인과론적 관점이며, 다른 하나는 시작과 끝을 정해두고 전체 경로를 조망하는 목적론적 관점입니다. 후자의 방식은 마치 미래를 알고 현재를 사는 듯한 시각을 제공하며, 우리의 선형적인 시간 개념을 뒤흔듭니다. 이러한 물리적 통찰은 테드 창의 소설처럼 인문학적 상상력과 결합하여, 삶과 우주를 바라보는 우리의 시야를 다차원적으로 넓혀주는 계기가 됩니다. 결국 물리학을 공부한다는 것은 세상을 더 선명하게 바라보는 눈을 갖는 과정입니다. 비록 물리학이 인간의 복잡한 사회적 문제나 감정적인 갈등을 직접 해결해 줄 수는 없지만, 우리가 발을 딛고 서 있는 세계의 규칙을 이해하게 함으로써 삶의 불확실성을 걷어내 줍니다. 객관적인 물리 세계와 주관적인 인문학적 가치가 조화를 이룰 때, 우리는 비로소 우주라는 거대한 무대 위에서 자신의 위치를 정확히 파악하고 더 나은 삶의 방향을 설정할 수 있게 될 것입니다.

김상욱

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[석학인터뷰] 전주용_ 경제학자가 말하는 블록체인! | 2020 봄 카오스강연 '첨단기술의 과학'

공학을 전공하던 시절 마주한 외환위기와 인터넷의 보급은 기술이 사회와 얼마나 밀접하게 연결되어 있는지를 깨닫게 하는 중요한 계기가 되었습니다. 단순히 기계적인 원리를 탐구하는 것을 넘어, 우리가 사는 세상을 이해하고 그 안에서 발생하는 복잡한 상호작용을 분석할 필요성을 느낀 것입니다. 이러한 고민 끝에 공학적 사고방식을 유지하면서도 사회 시스템을 깊이 있게 통찰할 수 있는 학문으로 경제학을 선택하게 되었습니다. 기술과 사회의 접점에서 새로운 시각을 정립하려는 시도는 이후 블록체인과 같은 혁신적인 기술을 바라보는 근간이 되었습니다. 블록체인 기술의 핵심은 모든 거래 내역을 투명하게 공개하여 부정직한 시도를 원천적으로 차단하는 데 있습니다. 누군가를 일시적으로 속일 수는 있을지 몰라도, 네트워크에 참여하는 모든 구성원을 영원히 기만하는 것은 불가능하다는 원리가 이 시스템의 바탕을 이룹니다. 정상적인 거래 정보가 모두에게 공유됨으로써 위조나 사기와 같은 부적절한 행위는 자연스럽게 걸러지게 되며, 결과적으로 신뢰할 수 있는 데이터만이 생태계에 남게 됩니다. 이는 기술적 장치를 통해 사회적 신뢰를 구축하려는 시도로, 경제적 거래의 투명성을 획기적으로 높이는 역할을 합니다. 과학기술의 발전은 단순히 자연법칙의 발견에 그치지 않고, 그것을 수행하는 과학자사회의 가치관과 시대적 배경에 큰 영향을 받습니다. 과학자들 역시 인간이기에 편견과 오류에서 완전히 자유로울 수 없으며, 이러한 한계를 인식하는 것이 진정한 과학적 태도의 시작입니다. 따라서 기술의 원리를 파악하는 것만큼이나 과학철학이나 과학사회학적 관점에서 기술이 사회와 맺는 관계를 성찰하는 과정이 중요합니다. 블록체인 역시 단순한 기술적 구현을 넘어, 경제적 제도와 인간의 상호작용이라는 거대한 틀 안에서 그 본질과 한계를 명확히 이해하려는 노력이 필요합니다.

전주용

카오스재단카오스강연

수학
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[강연] 과학, 세계를 이해하는 그 특별한 방식에 관하여 _ by천현득, 이강영, 송민령｜2019 가을 카오스강연 '도대체 都大體' | 10강

과학이라는 용어는 본래 라틴어 '스키엔티아(Scientia)'에서 유래했으며, 이는 특별한 분과학문이 아닌 보편적인 지식 일반을 의미했습니다. 우리가 오늘날 이해하는 독립된 학문으로서의 과학과 '과학자'라는 명칭은 19세기에 이르러서야 비로소 정착되었습니다. 그 이전의 뉴턴이나 갈릴레오 같은 인물들은 스스로를 자연철학자로 규정하며 세계의 근본 원리를 탐구했습니다. 이처럼 과학의 역사는 어머니 학문인 철학으로부터 독립해 나가는 과정이었으며, 물리학, 화학, 생물학이 차례로 자신만의 방법론과 체계를 갖추며 분화되었습니다. 과학이 다른 세계 이해 방식과 차별화되는 지점은 현상을 체계적으로 설명하여 진정한 이해를 제공한다는 데 있습니다. 단순히 현상을 관찰하고 데이터를 수집하는 것에 그치지 않고, '왜'라는 물음에 답할 수 있는 이론을 제시하는 것이 핵심입니다. 칼 헴펠과 같은 철학자들은 과학적 설명이 성립하기 위해 일반적인 법칙과 시험가능성이 필요하다고 강조했습니다. 어떤 주장이 경험적 내용을 담고 있다면, 그것은 반드시 틀릴 가능성인 반증가능성을 내포해야 합니다. 이러한 엄밀한 논리적 구조를 통해 과학은 신화나 예술과는 다른 방식으로 세계의 패턴을 드러냅니다. 과학의 방법론에 대해서는 칼 포퍼의 반증주의와 토마스 쿤의 패러다임 이론이 대표적인 시각을 제공합니다. 포퍼는 과학자가 대담하게 추측하고 혹독하게 시험함으로써 오류로부터 배워야 한다고 주장했습니다. 반면 쿤은 과학이 단순히 지식을 누적하는 과정이 아니라, 패러다임이라는 거대한 틀이 전환되는 혁명적 변화를 거친다고 보았습니다. 과학자들은 때로 반증 사례가 나타나도 기존 이론을 고수하는 합리적 고집을 부리기도 하는데, 이는 과학이 개인의 활동이 아닌 공동체의 합의를 바탕으로 한 정상과학의 단계를 거치기 때문입니다. 위대한 과학적 발견은 어느 날 갑자기 하늘에서 떨어진 것이 아니라, 당대의 수많은 논의와 통찰이 쌓여 만들어진 결과물입니다. 뉴턴의 운동 법칙이나 보어의 원자 모형 역시 이전 학자들의 연구와 아이디어를 통합하고 체계화하는 과정을 통해 탄생했습니다. 무언가를 진정으로 알게 된 후에는 그 이전의 무지한 상태로 돌아갈 수 없듯이, 과학 지식은 분명한 방향성을 가지고 누적적으로 발전하며 진보합니다. 이러한 지식의 통합은 서로 다른 영역의 법칙들을 하나로 묶어줌으로써 우리가 세계를 더욱 깊고 넓게 이해할 수 있도록 돕는 강력한 도구가 됩니다. 과학 공동체와 일반 사회 사이에는 자율적인 연구를 보장받는 대신 객관적인 지식을 생산한다는 암묵적인 사회적 계약이 존재해 왔습니다. 하지만 과학이 과연 가치중립적인가에 대해서는 비판적인 성찰이 필요합니다. 역사적으로 우생학이나 정치적 이데올로기에 왜곡된 과학의 사례들이 존재하며, 현대 사회의 복잡한 정책 결정 과정에서도 과학적 증거의 충분성을 판단할 때 사회적 가치가 개입될 수밖에 없습니다. 따라서 과학은 단순히 데이터와 확률만을 제시하는 중립적 위치를 넘어, 인권이나 환경과 같은 보편적 가치를 지향하는 방향으로 나아갈 필요가 있습니다. 우리 사회에서 과학은 오랫동안 국가 경쟁력이나 경제 발전을 위한 도구로만 인식되어 온 경향이 있습니다. 그러나 과학의 진정한 가치는 인간의 근본적인 호기심을 충족시키고 세상을 바라보는 새로운 관점을 제공하는 문화적 측면에 있습니다. 예술이 우리에게 영감을 주듯, 과학 역시 자연의 아름다움을 발견하고 인간과 세계의 상호작용을 이해하는 기쁨을 줍니다. 과학은 실험실 안의 전문적인 활동에 국한되지 않으며, 시민의 삶과 밀착되어 사회적 문제를 해결하고 공공의 이익을 도모하는 살아있는 인간 활동으로서 기능해야 합니다. 현대 과학은 거대화되고 전문화되면서 대중과의 거리가 멀어지는 도전에 직면해 있습니다. 인공지능과 같은 첨단 기술이 인간의 지능을 위협하는 시대에, 과학의 발전 방향을 결정하는 것은 결국 깨어 있는 시민들의 몫입니다. 우리가 어떤 가치를 중시하고 어떤 세상을 꿈꾸느냐에 따라 과학기술의 쓰임새와 사회적 모습은 달라질 수 있습니다. 과학에 대한 지속적인 관심과 질문을 멈추지 않는 태도는 과학이 소수의 전유물이 아닌 우리 모두의 지적 자산이 되게 합니다. 세상을 이해하려는 순수한 열정이 모일 때, 과학은 비로소 우리 삶을 풍요롭게 만드는 진정한 힘을 발휘할 것입니다.

천현득

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[강연] 패널토의 by우종학 김상욱 장대익 | 2019 콘서트 '변신, 기원이야기' 마지막 변신 (4) | 4부

우주를 깊이 연구하다 보면 초기 조건이나 진화 과정이 마치 인간의 존재를 위해 정교하게 설계된 것처럼 보일 때가 있습니다. 이를 '인류 원리'라고 부르는데, 이는 우주의 특별한 조건들이 인류의 탄생을 가능하게 했다는 관점입니다. 비록 지극히 인간 중심적인 사고라는 비판도 존재하지만, 과학자들은 이를 통해 우주의 미세 조정된 물리 상수들이 갖는 의미를 깊이 있게 고찰해 왔습니다. 이러한 논의는 우리가 왜 이곳에 존재하는가라는 근원적인 질문에 대한 과학적, 철학적 답변을 찾는 과정이라 할 수 있습니다. 인류 원리에 대한 대안으로 제시되는 흥미로운 가설 중 하나는 '다중 우주론'입니다. 우리 우주가 유일한 것이 아니라 무수히 많은 우주 중 하나라면, 그중 생명체가 살기에 적합한 환경을 가진 우주가 존재하는 것은 확률적으로 당연한 일이 됩니다. 비록 아직 직접적인 물질적 증거는 부족하지만, 다중 우주론은 인간 중심적인 해석을 배제하고 우리 존재를 과학적으로 설명하려는 시도로서 많은 지지를 받고 있습니다. 이는 우주를 바라보는 우리의 시야를 무한의 영역으로 확장해 주며, 존재의 우연성을 과학의 틀 안으로 끌어들입니다. 과학의 역사는 끊임없는 변신의 역사입니다. 흔히 '패러다임 전환'이라 불리는 거대한 변화를 통해 인류는 우주와 자연을 이해하는 관점을 혁명적으로 바꾸어 왔습니다. 하지만 현대 과학자들은 새로운 이론이 과거의 지식을 완전히 부정하기보다는, 기존의 틀을 유지하면서 더 넓은 영역을 포괄하는 방식으로 발전한다고 봅니다. 뉴턴의 고전 역학이 상대성 이론과 양자역학이라는 더 큰 집의 일부가 된 것처럼, 과학은 점진적으로 완성도를 높여가며 우주의 실재에 다가가고 있습니다. 이러한 축적의 과정이 인류 문명을 지탱하는 견고한 기초가 됩니다. 우주의 역사는 곧 생명의 역사이기도 합니다. 138억 년 전 빅뱅에서 시작된 수소와 헬륨의 우주는 별의 탄생과 죽음을 거치며 생명에 필요한 무거운 원소들을 만들어냈습니다. 물리학적 관점에서 생명은 결국 원자들의 정교한 조합이며, 열역학적 법칙 안에서 자기 복제와 유지를 수행하는 경이로운 현상입니다. 이처럼 물리학과 생물학의 경계를 넘나드는 통합적 시각은 우주 전체의 흐름 속에서 인간이 차지하는 위치를 더욱 명확하게 이해할 수 있도록 돕습니다. 원자의 탄생에서 지적 생명체의 출현까지 이어지는 과정은 그 자체로 하나의 거대한 드라마입니다. 인류의 미래에 대한 전망은 낙관과 비관이 공존하는 영역입니다. 우주가 가속 팽창하며 모든 것이 산산이 흩어지는 먼 미래를 생각하면 허무함이 느껴질 수도 있지만, 과학자들은 인류가 가진 지성과 기술의 힘에 주목합니다. 우리는 자연적인 멸종의 위기를 극복하고 우주가 존재하는 한 생존의 방법을 찾아낼 잠재력을 지니고 있습니다. 과학 기술의 발전은 단순히 편리함을 넘어, 인류라는 종이 우주적 시공간 속에서 영속할 수 있는 길을 열어주는 열쇠가 될 것입니다. 이러한 낙관론은 탐구를 멈추지 않는 인류의 의지를 반영합니다. 인간의 이성이 우주의 모든 비밀을 완벽하게 파헤칠 수 있을지에 대해서는 여전히 의문이 남습니다. 우리가 새로운 사실을 하나 알아낼 때마다 그 뒤에 숨겨진 더 거대한 미지의 영역을 발견하게 되기 때문입니다. 하지만 이러한 지적 한계는 절망이 아닌 새로운 탐구의 동력이 됩니다. 과학은 정답을 내놓는 학문이라기보다, 끊임없이 질문을 던지고 그 답을 찾아가는 과정 그 자체에 가치가 있습니다. 미지의 세계를 보존하며 탐구하는 자세야말로 과학 정신의 핵심이며, 이는 인류가 우주를 대하는 가장 겸손하면서도 위대한 태도입니다. 우리는 우주라는 거대한 수수께끼의 일부이자, 동시에 그 수수께끼를 풀어나가는 유일한 존재입니다. 우주의 역사책은 인류의 이해가 깊어질 때마다 처음부터 다시 쓰여야 하는 운명을 지니고 있습니다. 기원의 문제로 끊임없이 돌아와 질문을 던지는 행위는 우리가 누구인지, 어디로 가고 있는지를 확인하는 과정입니다. 우주적 변신의 최종 결과물인 인류가 우주를 이해하려 노력하는 이 드라마는, 그 자체로 우주가 스스로를 인식하는 경이로운 순간이라 할 수 있습니다. 우리는 이 끝없는 탐구의 여정을 통해 존재의 의미를 매 순간 새롭게 정의해 나갑니다.

김상욱, 우종학, 장대익

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물리학
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천문학
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[석학인터뷰] 천현득_ 철학과 과학의 사이에 있으면 어떤지 아세요? ｜2019 가을 카오스강연 '도대체 都大體'

과학철학은 철학의 한 분야이면서도 공학과 가장 밀접하게 맞닿아 있는 독특한 학문적 위치를 점유하고 있습니다. 이는 과학과 인문학, 그리고 철학 사이의 경계에 위치하여 양쪽 세계를 넓은 시야로 바라볼 수 있게 해주는 가교 역할을 합니다. 철학적인 문제를 던지고 답을 구하지만, 그 문제들은 항상 구체적인 과학적 사실과의 긴밀한 연관 속에서 등장하며 해결책 또한 과학적 맥락에서 찾아 나갑니다. 이러한 경계에 서 있다는 점은 때로 학문적 불안함을 주기도 하지만, 동시에 새로운 통찰을 얻을 수 있는 소중한 기회가 되기도 합니다. 인공지능 기술의 급격한 발전은 우리 사회에 두 가지 큰 철학적 과제를 던져주고 있습니다. 그중 첫 번째는 인간의 고유한 역할을 기계에 위임하는 것과 관련된 문제입니다. 자율주행차의 사례처럼 인간이 수행하던 판단과 물리적 작동을 인공지능이 대신하게 될 때, 우리는 효율성을 얻는 대신 책임의 소재라는 복잡한 문제에 직면하게 됩니다. 만약 기계가 예상치 못한 사고를 냈을 때 우리 사회가 이를 어떤 방식으로 감당하고 누구에게 법적, 윤리적 책임을 물을 것인지에 대한 논의는 기술 개발만큼이나 시급하고 중요합니다. 인공지능이 가져올 또 다른 변화는 인간과 기계 사이의 상호작용 방식에서 나타납니다. 소셜 로봇이나 감정 머신처럼 인간의 파트너로서 관계를 맺는 기술이 고도화되면서, 우리는 기계와 어떤 수준의 정서적 교감을 나누어야 하는지 고민해야 합니다. 인공지능이 인간과 같은 복잡한 감정을 실제로 가질 수 있는지에 대해서는 여전히 논쟁이 치열하지만, 적어도 가까운 미래에는 인간 수준의 깊은 감정을 구현하기는 어려울 것으로 보입니다. 하지만 장기적인 관점에서는 인공지능의 감정 소유 가능성을 완전히 배제할 수 없기에 이에 대한 철학적 대비가 필요합니다. 과학의 진정한 본질을 이해하기 위해서는 단순히 지식을 습득하는 것을 넘어 역사적이고 철학적인 통찰을 병행해야 합니다. 토마스 쿤의 저서인 『과학 혁명의 구조』는 과학의 발달 과정을 역사적 사례들을 통해 서술하며 깊이 있는 철학적 메시지를 전달하는 고전입니다. 과학은 단순히 데이터가 쌓여가는 과정이 아니라, 기존의 패러다임이 무너지고 새로운 체계가 들어서는 혁명적인 변화를 통해 진보해 왔음을 보여줍니다. 이러한 고전적 통찰은 현대의 복잡한 과학기술 시대를 살아가는 우리에게 과학을 바라보는 새로운 눈을 제공합니다. 우리는 흔히 과학을 절대적인 진리나 의심할 여지 없는 고정된 상식으로 받아들이는 경향이 있습니다. 하지만 진정한 과학적 탐구는 '과학이란 무엇인가'라는 가장 근원적이고 본질적인 질문을 던지는 것에서부터 시작됩니다. 과학이 다른 학문 체계와 구별되는 특별한 점은 무엇인지, 그리고 과학이 도대체 무엇을 위해 시작되었으며 앞으로 어디로 향하고 있는지에 대해 끊임없이 질문해야 합니다. 철학자와 과학자가 함께 모여 이러한 질문들에 대해 토론하고 기존의 상식을 깨뜨려 보는 과정은 과학의 본성을 깊이 있게 이해하는 소중한 시간이 될 것입니다.

천현득

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[카오스 술술과학] 다중우주 (10) : 다중우주 풍경

다중우주는 아직 현대 과학의 확고한 영역이라기보다 상상의 나래를 펴는 단계에 가깝습니다. 하지만 과학은 언제나 지평선을 넘어 새로운 영토를 개척해 온 이들에 의해 발전해 왔습니다. 고대 인도 철학은 이미 무한과 영원을 노래하며 다른 존재들이 사는 세상을 언급했고, 기원전 4세기 데모크리토스는 무수히 많은 세계가 생성되고 소멸한다고 주장했습니다. 이러한 발칙한 상상은 인류가 우주의 비밀을 풀기 위해 마련한 거대한 설계도의 일부일지도 모릅니다. 우리가 관측 가능한 지평선 너머를 꿈꾸는 것은 지적 존재로서의 본능일 것입니다. 중세와 근대를 거치며 다중우주에 대한 사유는 더욱 깊어졌습니다. 조르다노 브루노는 신이 끊임없이 새로운 세상을 창조한다고 주장하다 화형당했고, 뉴턴조차 공간적으로 무한한 다중우주의 가능성을 언급했습니다. 17세기 스피노자는 가능한 모든 것이 실제로 존재한다는 궁극적 다중우주의 모토를 제시했으며, 칸트와 니체는 시간적으로 순환하거나 되풀이되는 우주를 상상했습니다. 이처럼 다중우주는 학술적 논의가 본격적으로 시작되기 훨씬 전부터 인류의 철학적 근간을 흔들어 왔으며, 종교와 철학의 경계를 넘나드는 매혹적인 주제로 자리 잡았습니다. 20세기 통계역학의 창시자 볼츠만은 확률적으로 가능한 모든 세계를 전제로 다중우주를 믿었습니다. 그의 이론에 따르면 우주 입자가 우연히 배열되어 우리의 뇌와 동일한 존재가 탄생할 확률도 존재하는데, 이를 '볼츠만 두뇌'라 부릅니다. 이후 등장한 급팽창 이론은 유한한 빅뱅 우주론 내부에 무한의 씨앗을 심었습니다. 안드레이 린데의 영원한 급팽창 이론은 무수한 빅뱅을 통해 복수의 우주가 탄생하는 과정을 설명하며, 유한함과 무한함 사이의 딜레마를 해결하는 열쇠를 제공했습니다. 이는 우주가 단 하나라는 고정관념을 깨는 결정적인 계기가 되었습니다. 현대 물리학에서 다중우주는 양자역학, 끈 이론, 우주론이라는 세 줄기 흐름이 만나는 지점입니다. 휴 에버렛의 다세계 해석은 관측에 의해 상태가 결정되는 것이 아니라 모든 가능성이 실제로 존재한다고 제안했습니다. 또한 끈 이론은 10의 500제곱 개에 달하는 여분 차원의 가능성을 제시하며 우리 우주의 미세 조정을 설명합니다. 인류 원리는 우리 우주가 특별한 은총이 아닌, 무한한 다중우주 중 생명이 존재 가능한 확률적 결과물일 뿐이라는 코페르니쿠스적 전환을 이끌어냈습니다. 이제 우리 우주는 광활한 다중우주 속의 평범한 하나로 재정의되고 있습니다. 다중우주론은 실험적 검증이 어렵다는 비판을 받기도 하지만, 과학의 본질은 편견을 허물고 경계를 넘어서는 탐험에 있습니다. 닉 보스트롬의 시뮬레이션 우주론이나 테그마크의 수학적 우주론은 우리가 인식하는 현실의 근원을 다시 묻게 합니다. 결국 인간의 뇌 자체가 천억 개의 구성 단위로 이루어진 하나의 소우주이며, 우리는 이 광활한 다중우주를 꿈꾸고 상상하는 존재입니다. 우리는 맹목적 믿음에 안주하기보다 끊임없이 질문을 던지며 진리를 찾아 떠나는 우주적 유목민의 길을 걷고 있습니다. 이 탐험의 끝에서 우리는 진정한 우리의 위치를 발견하게 될 것입니다.

카오스재단'다중우주'시리즈

천문학

[석학인터뷰] 이강영_ E=mc^2, 에너지 보존법칙 싹 다 정리합니다 | 2019 가을 카오스강연 '도대체 都大體'

물리학자는 자유로운 상상가이기보다 데이터와 우주라는 자연의 법칙에 묶여 있는 탐구자입니다. 지난 20여 년간 유럽입자물리연구소(CERN)의 LEP와 LHC, 그리고 미국의 테바트론 같은 거대 가속기들은 새로운 물리 현상을 발견하는 핵심적인 무대가 되어왔습니다. 이곳에서 이론을 실제로 구현하고 새로운 상호작용이나 입자 그리고 대칭성을 찾아내는 과정은 현대 물리학의 근간을 이루는 중요한 연구 분야입니다. 우리가 알고 있는 이론이 가속기라는 거대한 실험 장치 속에서 어떻게 증명되는지를 지켜보는 것은 우주의 비밀을 푸는 첫걸음이라 할 수 있습니다. 현재 입자물리학의 표준모형은 우리가 예상했던 것보다 훨씬 더 정교하게 우주를 설명하고 있습니다. 하지만 이 완벽해 보이는 이론에도 여전히 우리가 납득하지 못하는 공백이 존재합니다. 예를 들어 입자 세대 간의 관계나, 표준모형 너머에 존재할 새로운 물리 법칙에 대한 의문은 여전히 남아 있습니다. 이에 따라 최근의 연구는 천체물리학적 관점에서 암흑물질의 정체를 규명하는 방향으로 확장되고 있습니다. 보이지 않는 존재를 탐구하고 실험하는 과정은 물리학이 나아가야 할 새로운 지평을 제시합니다. 에너지가 원래부터 존재해서 보존되는 것이 아니라, 이 세상에 무언가 변하지 않고 보존되는 것이 있다는 믿음에서 에너지라는 개념이 정립되었습니다. 즉, 관찰과 실험을 통해 확인된 '보존되는 물리량'을 우리가 에너지라고 부르기로 약속한 것에 가깝습니다. 이러한 관점의 전환은 에너지를 단순한 수치가 아닌, 우주의 질서를 유지하는 근본적인 속성으로 이해하게 만듭니다. 보존이라는 속성이야말로 에너지를 정의하는 가장 중요한 열쇠이며, 물리학의 근간을 지탱하는 핵심 원리로서 우리 곁에 존재하고 있습니다. 아인슈타인의 유명한 공식인 E=mc²은 질량이 곧 에너지의 근원임을 시사합니다. 하지만 이 식의 진정한 의미는 운동항이 포함된 전체 관계식 속에서 더욱 명확해집니다. 평상시 우리는 질량 속에 내재된 거대한 에너지를 거의 느끼지 못하며 살아갑니다. 이는 마치 지표면에 있을 때 지구 중심까지의 거리를 의식하지 않는 것과 비슷합니다. 그러나 입자가 매우 높은 에너지 상태에 도달하게 되면, 질량이 부여하는 에너지와 운동을 통해 얻는 에너지의 효과를 동시에 체감하게 됩니다. 고에너지 상태는 우리가 미처 깨닫지 못했던 질량의 본질을 드러내는 순간입니다. 물질의 가장 기본적인 성질 중 하나인 스핀은 순수하게 양자역학적인 효과로 나타나는 독특한 현상입니다. 이는 고전적인 물리 상식으로는 설명하기 어려운 영역이며, 양자역학의 신비로움을 이해하는 핵심적인 주제이기도 합니다. 과학적 지식을 습득할 때는 훌륭한 저술가의 논리라도 비판적으로 수용하는 태도가 필요합니다. 에너지가 무엇인지 한마디로 정의하기는 어렵지만, 그것이 왜 필요했는지와 어떤 속성을 지니고 있는지를 추적하는 과정은 현대 물리학이 상대성이론과 양자역학을 만나 보여주는 놀라운 세계로 우리를 안내할 것입니다.

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물리학

[석학인터뷰] 김범준 ─ 엔트로피가 뭔지 궁금하세요? | 2019 가을 카오스강연 '도대체 都大體'

통계물리학은 입자의 수가 매우 많을 때 적용되는 물리학의 독특한 분야입니다. 보통 물리학의 세부 분야는 연구 대상을 이름으로 정하지만, 통계물리학은 '통계'라는 방법론 자체가 학문의 이름이 되었습니다. 이는 무엇이든 개수가 많기만 하면 통계물리학의 분석 대상이 될 수 있음을 의미하며, 그 적용 범위가 매우 넓다는 특징이 있습니다. 통계학을 도구로 사용하긴 하지만, 본질적으로는 물리학에 방점을 두고 현상을 탐구하는 학문이라 할 수 있습니다. 통계물리학을 조금 더 학술적으로 설명하자면, 거시적 상태가 동일할 때 그 내부의 미시적 상태가 얼마나 다양할 수 있는지를 측정하는 학문입니다. 겉으로 보기에는 똑같은 상태처럼 보일지라도, 그 안을 들여다보면 무수히 많은 다양성이 존재할 수 있는데 이를 수치화하는 개념이 바로 엔트로피입니다. 즉, 엔트로피는 시스템 내부의 무질서도나 다양성을 나타내는 척도로서, 우리 주변의 복잡한 현상을 이해하는 핵심적인 열쇠가 됩니다. 열역학 제2법칙에 따르면 고립계에서 엔트로피는 항상 증가하지만, 생명 현상은 이와 조금 다른 양상을 보입니다. 생명체는 외부와 끊임없이 에너지와 물질을 교환하는 전형적인 열린계이기 때문에, 엔트로피 증가의 법칙에 얽매이지 않고 생명을 유지할 수 있습니다. 만약 생명체가 외부로부터 고립된다면 더 이상 생존할 수 없게 되며, 그때서야 엔트로피가 증가하는 물리적 법칙의 지배를 받게 됩니다. 따라서 생명 현상에서 엔트로피 개념은 여전히 유효하며 중요합니다. 엔트로피 증가의 법칙은 일상적인 공간에서도 쉽게 관찰할 수 있습니다. 예를 들어 연구실 책상을 정리해 두어도 시간이 지나면 자연스럽게 어질러지는 현상이 이에 해당합니다. 물리학적으로는 깨끗한 상태와 지저분한 상태라는 두 가지 고정점이 존재하는데, 지저분한 상태는 엔트로피가 높은 상태를 의미합니다. 한번 무질서해지기 시작하면 외부의 에너지를 들여 정리하지 않는 한 스스로 깨끗해지지 않으며, 이는 우리 삶 속에서 매일 겪는 물리적 현상 중 하나입니다. 엔트로피를 올바르게 이해하기 위해서는 신중한 독서가 필요합니다. 대중적으로 유명한 제레미 리프킨의 저서는 물리학적 관점에서 오해의 소지가 많으므로 주의해야 하며, 대신 리처드 뮬러의 저작 등을 통해 현대 물리학의 시각을 접하는 것이 좋습니다. 아인슈타인이 미래에도 변치 않을 법칙으로 꼽았던 엔트로피 증가의 법칙은 사실 원리를 알고 나면 매우 당연하고 자연스러운 현상입니다. 이를 통해 우리는 우주와 세상을 바라보는 새로운 통찰력을 얻을 수 있습니다.

김범준

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물리학

[카오스 술술과학] 다중우주 (1) : 유니버스에서 멀티버스로 (수정본)

인류는 오랜 시간 지구가 우주의 중심이라는 믿음 속에 살아왔습니다. 하지만 과학의 발전과 함께 등장한 지동설은 이러한 고정관념을 깨뜨리는 코페르니쿠스적 전환을 불러왔습니다. 망원경을 통해 더 먼 우주를 관측하게 되면서 태양계와 우리 은하조차 광활한 우주의 지극히 평범한 일부에 불과하다는 사실이 밝혀졌습니다. 최근에는 여기서 더 나아가 우리가 속한 우주 자체가 무수히 많은 우주 중 하나일 뿐이라는 다중 우주론이 제기되고 있습니다. 이는 500년 넘게 이어진 코페르니쿠스 혁명의 완결판이라 할 수 있으며, 인간이 결코 특별한 존재가 아님을 시사하는 동시에 우주에 대한 우리의 인식을 무한히 확장시키고 있습니다. 인류 원리는 내가 존재한다는 사실을 근거로 우주의 물리적 특성을 설명하려는 독특한 시도입니다. 공간이 3차원이고 시간이 1차원인 이유는, 만약 그렇지 않았다면 인간이라는 관찰자가 존재할 수 없었기 때문이라는 논리입니다. 과거 케플러는 지구와 태양의 거리가 왜 하필 지금과 같은지 고민했지만, 이는 우주에 수많은 행성이 존재하기에 가능한 우연의 결과였습니다. 현대 과학은 이 질문을 확장하여 우주가 왜 생명 탄생에 적합하도록 정교하게 미세 조정되어 있는지를 묻습니다. 인류 원리는 코페르니쿠스 원리로 낮아진 인간의 위상을 관찰자라는 특별한 역할로 다시 세우는 계기가 되었습니다. 노벨상 수상자 스티븐 와인버그는 우주 상수가 생명체의 존재를 허용할 만큼 아주 작은 값이어야 한다고 예측했습니다. 우주 상수는 공간 자체에 에너지를 부여하며 우주의 팽창 속도를 결정하는 핵심적인 요소입니다. 만약 이 값이 너무 크면 우주가 지나치게 빠르게 팽창하여 별이나 은하가 형성될 수 없고, 반대로 너무 작으면 금방 수축하여 생명이 탄생할 시간이 부족해집니다. 1990년대 실제 관측된 우주 상수는 와인버그의 예측대로 극도로 미세한 값을 나타냈습니다. 이는 우리 우주가 생명 탄생을 위해 마치 누군가 미세 조정한 듯한 모습을 띠고 있음을 보여주는 강력한 증거로 해석되기도 합니다. 다중 우주의 개념은 거시적인 우주론뿐만 아니라 미시적인 양자역학의 세계에서도 등장합니다. 슈뢰딩거의 고양이 역설로 대표되는 양자역학의 중첩 상태는 관측하는 순간 하나의 결과로 결정된다는 코펜하겐 해석이 지배적이었습니다. 그러나 휴 에버렛 3세는 관측 시 파동 함수가 갑자기 붕괴되는 대신, 가능한 모든 결과가 각각의 우주로 갈라져 실현된다는 다세계 해석을 제안했습니다. 이 주장에 따르면 우리가 관측을 수행할 때마다 세계는 끊임없이 분리되며 무한히 많은 평행 우주가 생성됩니다. 결국 아주 큰 우주적 스케일과 아주 작은 양자적 스케일 모두에서 관찰의 문제는 우리를 다중 우주의 세계로 이끌고 있습니다. 다중 우주론은 과학계 내에서도 뜨거운 논쟁의 대상입니다. 비판론자들은 인류 원리가 아무것도 예측하지 못하는 순환 논리에 불과하며, 검증 불가능한 다중 우주는 과학의 영역을 벗어난 가설이라고 지적합니다. 반면 스티븐 호킹이나 브라이언 그린 같은 학자들은 간접적인 관측을 통해 다중 우주의 실체를 증명할 수 있다고 믿으며 이를 옹호합니다. 결국 다중 우주를 둘러싼 모든 논의는 관찰에서 시작되었으며, 그 결론 또한 미래의 정밀한 관측과 실험을 통해 판가름 날 것입니다. 만약 다중 우주가 실재함이 밝혀진다면, 우리는 광활한 우주 속에서 인간의 존재 의미를 다시금 정의해야 하는 거대한 질문에 직면하게 될 것입니다.

카오스재단'다중우주'시리즈

천문학

[카오스 술술과학] 다중우주 (3) : 다세계해석과 양자 평행우주

양자역학의 세계는 우리가 상식적으로 이해하기 힘든 비현실적인 현상들로 가득 차 있습니다. 그중 가장 유명한 사례는 단연 슈뢰딩거의 고양이 실험일 것입니다. 폐쇄된 상자 안에서 전자가 이중 슬릿의 어느 문을 통과하느냐에 따라 고양이의 생사가 결정된다고 가정해 봅시다. 관측하기 전까지 전자는 두 상태가 양자 중첩되어 있으며, 논리적으로는 고양이 역시 살아있는 상태와 죽어있는 상태가 동시에 존재하게 됩니다. 이러한 미시 세계의 양자 중첩은 거시 세계를 살아가는 우리에게 매우 낯설고 기묘한 감각을 선사합니다. 물리학자 맥스 테그마크는 이러한 양자 중첩을 일상의 선택과 연결해 설명합니다. 예를 들어 자전거를 타고 길을 건너는 찰나의 순간, 뇌 속의 칼슘 원자 하나가 특정 신경 부위에 도달하느냐 마느냐에 따라 사고 여부가 결정될 수 있습니다. 만약 원자의 움직임이 양자 중첩되어 있다면, 우리는 찰나의 순간에 살아남은 자신과 사고를 당한 자신으로 나뉘게 됩니다. 이는 단순한 상상을 넘어, 미시적인 양자 현상이 어떻게 거대한 현실의 갈림길을 만들어낼 수 있는지에 대한 심오한 질문을 던집니다. 고전적인 코펜하겐 해석은 우리가 관측하는 순간 중첩된 파동함수가 붕괴하여 하나의 현실만 남는다고 설명합니다. 하지만 휴 에버렛 3세는 이러한 해석이 부자연스럽다고 느꼈습니다. 그는 슈뢰딩거 방정식을 끝까지 고수하며 파동함수는 결코 붕괴되지 않는다고 주장했습니다. 즉, 관측에 의해 하나의 결과가 선택되는 것이 아니라, 가능한 모든 결과가 각각의 세계에서 실제로 일어난다는 것입니다. 이것이 바로 다세계 해석의 시작이며, 우리가 인지하지 못하는 무한한 평행우주의 존재를 시사합니다. 다세계 해석에 따르면 우주는 측정이나 결정이 일어날 때마다 끊임없이 갈라지며, 우리는 그중 단 하나의 가지에 존재할 뿐입니다. 이 관점에서는 파동함수의 붕괴라는 억지스러운 과정이 필요하지 않습니다. 모든 가능성은 사라지지 않고 각자의 우주에서 실현되기에, 어딘가에는 내가 죽지 않고 영원히 살아가는 우주도 존재하게 됩니다. 비록 동시대 과학자들에게는 외면받았지만, 에버렛의 이론은 현실의 본질을 바라보는 완전히 새로운 틀을 제공하며 현대 물리학의 중요한 화두로 자리 잡았습니다. 오늘날 평행우주 개념은 영화나 소설 등 대중문화에서 매력적인 소재로 활용되고 있습니다. 마블 시리즈의 평행우주나 타임 루프를 다룬 작품들은 우리가 선택하지 않은 길에 대한 호기심을 자극합니다. 다세계 해석을 완전히 믿기는 어려울지라도, 이 이론은 우리에게 묘한 위안을 주기도 합니다. 지금 이 세계에서 실패하거나 고통받더라도, 다른 평행우주 어딘가에는 꿈을 이루고 행복을 누리는 또 다른 내가 존재할 것이기 때문입니다. 우주는 우리가 상상하는 것보다 훨씬 더 거대하고 다채로운 모습을 숨기고 있을지도 모릅니다.

카오스재단'다중우주'시리즈

천문학

[석학인터뷰] 장대익 _변신은 팩트다! | 2019 카오스콘서트 '변신, 기원이야기'

찰스 다윈의 '종의 기원' 초판 번역본이 오랜 기다림 끝에 세상에 나왔습니다. 다윈은 흔히 천재 과학자로만 기억되지만, 사실 그는 의대를 중퇴하고 가문의 수치라는 말을 들을 정도로 불투명한 미래를 가졌던 인물이었습니다. 하지만 그는 자신이 꽂힌 연구에 10년 넘게 매달리며 수천 페이지의 기록을 남길 만큼 지독한 끈기를 보여주었습니다. 따개비 연구에 매진하며 지루함과 싸우면서도 끝내 성과를 이뤄낸 그의 모습은 과학의 또 다른 이면인 인간미를 잘 보여줍니다. 이러한 다윈의 철학이 담긴 초판이 독자들에게 유려한 문장으로 전달되어 생명 진화의 본질을 이해하는 길잡이가 되기를 바랍니다. 외계인의 시선으로 지구 40억 년의 역사를 되돌아본다면 생명의 진화에서 가장 결정적인 순간 세 가지를 꼽을 수 있을 것입니다. 첫 번째는 자연선택이 작동할 수 있는 토대가 된 최초의 복제자가 등장한 시점입니다. 두 번째는 단세포 생물이 다세포로 진화하며 생명의 다양성이 폭발적으로 증가한 순간입니다. 마지막으로 가장 화려한 변화를 이끌어낸 것은 성의 탄생입니다. 암수가 만나 유전자 칵테일을 만들며 다양성을 극대화한 이 사건은 지구를 밋밋한 행성에서 어마어마하게 화려하고 역동적인 생명의 장으로 탈바꿈시켰습니다. 이러한 과정은 생명이 단순히 존재하는 것을 넘어 진화의 동력을 얻었음을 의미합니다. 영장류의 가장 큰 특징은 조직 생활을 한다는 점이며, 그중에서도 인간은 가장 크고 복잡한 집단을 이루며 살아갑니다. 인간이 문명을 건설할 수 있었던 비결은 단순히 뛰어난 과학 기술 덕분이 아니라, 타인을 배려하고 그들의 의도를 파악하는 '초사회성'을 진화시켰기 때문입니다. 집단이 커짐에 따라 발생하는 분업의 이점을 누리기 위해서는 타인의 마음을 읽고 공감하는 능력이 필수적이었습니다. 이러한 사회적 지능은 인간을 유일하게 고도의 문명을 가진 종으로 만들었습니다. 결국 문명이란 타자를 받아들이고 집단을 키워나가는 과정에서 탄생한 배려와 협력의 결과물이라고 할 수 있습니다. 인공지능(AI)의 발전은 인류에게 새로운 질문을 던집니다. 우리가 기술과 공존할 수 있는 이유는 그 기술이 인간의 고유한 가치를 위협하지 않을 때 가능합니다. 만약 인공지능(AI)이 단순한 도구를 넘어 인간의 본질적인 측면인 의사결정이나 창의성 영역에서 인간을 압도하게 된다면, 이는 단순한 도구가 아닌 경쟁 대상이 됩니다. 따라서 우리는 인공지능(AI)이 인간의 본성을 보완하는 존재가 될 것인지, 아니면 우리의 자리를 대체하는 위협이 될 것인지에 대한 기로에 서 있습니다. 기술과의 조화로운 미래를 위해서는 경쟁이 아닌 화합의 방식을 설계하는 지혜가 필요하며, 이는 우리가 인공지능(AI)을 어떻게 정의하느냐에 달려 있습니다. 인류의 수많은 지식인은 세상의 근본 물질이 무엇이며 그것들이 어떻게 변화하는지에 대해 끊임없이 질문해 왔습니다. 우리 주변의 모든 것은 변하며, 변하지 않는 것은 아무것도 없다는 사실은 부정할 수 없는 진리입니다. 바위조차 시간에 따라 침식되듯 변신은 우주의 보편적인 현상이며, 이를 설명하는 것은 과학의 핵심 과제입니다. 천문학, 물리학, 생물학이 만나 변신의 원리와 그로 인해 만들어지는 패턴을 탐구하는 초학제적 시도는 세상을 이해하는 새로운 시각을 제공합니다. 이러한 통합적 탐구는 우리가 발을 딛고 있는 이 변화무쌍한 세계의 본질을 꿰뚫어 보는 힘이 되어줄 것입니다.

장대익

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생명과학

[석학인터뷰]김상욱_ 생명은 생화학 기계다! | 2019 카오스콘서트 '변신, 기원이야기'

과학 대중화 활동의 시작은 이공계 위기 극복이라는 실용적인 목적에서 비롯되었습니다. 초기에는 학생들이 과학과 수학에 친숙해지기를 바라는 마음으로 시간을 쪼개어 활동했지만, 시간이 흐르며 그 목적은 점차 사회적 가치로 확장되었습니다. 우리 사회가 겪은 여러 위기를 목격하며 합리적 사고의 중요성을 절감하게 된 것입니다. 합리적 사고가 사회 전반에 뿌리내린다면 더 나은 세상을 만들 수 있다는 믿음이 생겼고, 이는 곧 더 활발한 저술과 소통으로 이어지는 원동력이 되었습니다. 대중과의 소통은 과학자로서의 시야를 넓히는 계기가 되었습니다. 대학원 시절까지는 전공 지식에 매몰되어 일반적 수준의 문화 예술을 향유하는 데 그쳤으나, 다양한 사람들과 교류하며 인문학적 소양의 필요성을 깊이 체감했습니다. 과학 지식만으로는 설명하기 어려운 삶의 여러 국면을 마주하며 틈틈이 책을 읽고 공부하는 시간을 가졌습니다. 이러한 노력은 과학을 단순한 지식이 아닌 하나의 문화적 소양으로 전달하는 데 큰 밑거름이 되었으며, 소통의 즐거움과 보람을 일깨워 주었습니다. 과학의 본질은 합리성에 있지만, 그것이 과학만의 전유물은 아닙니다. 철학 역시 오랜 역사 동안 논리적이고 합리적 체계를 구축해 왔으며, 과학은 넓은 의미에서 철학의 한 부분이라 할 수 있습니다. 다만 과학이 철학이나 수학과 구별되는 결정적인 지점은 반드시 물질적 증거에 기반한다는 사실입니다. 아무리 논리적 가설이라도 실제 관측과 실험을 통해 증명되지 않으면 과학적 사실로 인정받기 어렵습니다. 이러한 엄격한 물질적 증거 중심의 사고방식이야말로 과학이 지닌 독특한 합리성의 핵심입니다. 현대 과학이 직면한 가장 거대한 질문 중 하나는 바로 생명의 기원입니다. 우리 몸을 구성하는 원자들은 주변의 무생물과 다를 바 없는 물질이지만, 특정한 방식으로 조합되었을 때 비로소 생명이라는 경이로운 현상을 일으킵니다. 왜 하필 이러한 조합이 생명력을 갖게 되는지에 대해 인류는 아직 명확한 답을 찾지 못했습니다. 여러 가설과 추론이 존재할 뿐, 원자가 생명으로 변모하는 구체적인 과정은 여전히 풀리지 않은 수수께끼로 남아 있습니다. 이는 과학자들이 끊임없이 탐구해야 할 미지의 영역입니다. 물리학자의 시선으로 바라보는 생명은 생물학자의 관점과는 또 다른 통찰을 제공합니다. 양자역학의 거장 에르빈 슈뢰딩거가 '생명이란 무엇인가'를 통해 DNA 구조 발견의 단초를 제공했듯이, 물리학적 접근은 생명의 신비를 푸는 새로운 열쇠가 될 수 있습니다. 비록 타 분야에 대한 도전이 실수를 동반할지라도, 원자 단위에서 생존과 번식을 수행하는 생화학 기계로서의 생명을 탐구하는 과정은 그 자체로 가치가 있습니다. 이러한 시도는 우리가 세상을 이해하는 방식을 확장하고 새로운 지적 지평을 열어줄 것입니다.

김상욱

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물리학

[강연] 주기율표의 탄생과 화학의 역사 _ by김경택｜ 2018 가을 카오스 강연 '화학의 미스터리, CheMystery' 3강 | 3강 ①

손난로의 따뜻함은 화학적 원리인 '상전이'에서 비롯됩니다. 아세트산 나트륨 과포화 용액은 매우 불안정한 상태로 존재하다가, 작은 자극만으로도 고체로 변하며 에너지를 방출합니다. 이 과정에서 발생하는 응고열이 우리에게 온기를 전달하는 것입니다. 물질이 하나의 상에서 다른 상으로 변할 때 에너지가 전환된다는 사실은 화학의 가장 기초적이면서도 흥미로운 지점입니다. 일상 속의 작은 도구에도 이처럼 정교한 과학적 메커니즘이 숨어 있습니다. 화학을 뜻하는 '케미스트리'의 어원은 고대 이집트와 그리스의 '키미아'에서 유래했습니다. 이는 광물을 제련하거나 약을 만드는 행위를 의미했으며, 이후 아랍의 관사가 붙어 '연금술'로 불리게 되었습니다. 비록 연금술이 금을 만들려는 인간의 욕망에서 시작된 다소 어리석은 시도로 치부되기도 하지만, 그 과정에서 축적된 다양한 실험 기법과 물질에 대한 이해는 현대 화학이 탄생하는 소중한 밑거름이 되었습니다. 물질의 본질을 탐구하려는 인간의 노력은 시대를 넘어 계속되어 왔습니다. 근대 과학의 기틀은 데카르트의 회의적 방법론과 로버트 보일의 정의를 통해 마련되었습니다. 보일은 화학을 '물질의 조성에 관한 과학'으로 정의하며, 더 이상 분해되지 않는 기본 구성 요소인 '원소'의 개념을 제시했습니다. 그는 혼합물과 화합물을 명확히 구분하며 연금술의 신비주의에서 벗어나 실험적 재현성을 강조했습니다. 이러한 철학적 기반은 화학이 단순한 기술을 넘어 체계적인 학문으로 도약하는 결정적인 계기가 되었으며, 과학적 사고의 표준을 세웠습니다. 라부아지에는 정밀한 질량 측정을 통해 화학의 패러다임을 바꾼 인물입니다. 그는 당시 지배적이었던 플로지스톤설의 오류를 증명하고, 화학 반응 전후의 질량이 보존된다는 '질량 보존의 법칙'을 확립했습니다. 또한 원소를 '분석 가능한 가장 단순한 물질'로 재정의하며 최초의 원소 분류표를 작성했습니다. 그의 노력 덕분에 화학은 정성적인 관찰에서 벗어나 정량적인 측정이 가능한 진정한 근대 과학의 면모를 갖추게 되었으며, 이는 화학 혁명의 시발점이 되었습니다. 돌턴의 원자설과 아보가드로의 분자 가설은 물질의 미시적 구조를 이해하는 데 큰 공헌을 했습니다. 돌턴은 모든 원소가 고유한 질량을 가진 원자들로 구성되어 있다고 주장했으며, 아보가드로는 기체 반응의 법칙을 설명하기 위해 이원자 분자의 개념을 도입했습니다. 보이지 않는 입자들의 결합과 재배열을 통해 세상의 변화를 설명하려는 이러한 시도들은, 이후 화학자들이 복잡한 화합물의 구조를 시각화하고 예측하는 데 중요한 이정표가 되었으며 현대 원자론의 기초를 닦았습니다. 1869년 멘델레예프가 발표한 주기율표는 화학 역사상 가장 위대한 통찰 중 하나로 꼽힙니다. 그는 당시 알려진 56개의 원소를 원자량 순서대로 배열하며 성질의 주기성을 발견했습니다. 특히 그는 규칙성을 근거로 아직 발견되지 않은 원소들의 자리를 비워두고 그 성질을 예언했는데, 이는 훗날 갈륨과 게르마늄의 발견으로 완벽히 증명되었습니다. 주기율표는 단순한 표를 넘어 우주를 구성하는 기본 원리들이 조화롭게 연결되어 있음을 보여주는 지도와 같으며, 오늘날까지도 화학의 핵심 지표로 활용됩니다. 현대 화학은 양자역학적 이해를 바탕으로 118개의 원소를 정의하며 미시 세계의 비밀을 풀어가고 있습니다. 화학은 단순히 공식을 외우는 학문이 아니라, 우리를 둘러싼 세계를 오감으로 느끼고 이해하며 새로운 물질을 창조하는 로맨틱한 과정입니다. 멘델레예프의 통찰이 150년이 지난 지금까지도 빛나는 이유는 그것이 지극히 상식적인 방법으로 얻어낸 위대한 성취이기 때문입니다. 우리는 이 관능적인 학문을 통해 끊임없이 변화하는 세계의 본질에 가가가며, 인류의 미래를 위한 새로운 가능성을 탐색합니다.

김경택, 윤신영

카오스재단카오스강연

화학

[카오스 술술과학] 모든 것의 이론

현대 물리학의 역사는 거대한 통합의 과정이라 해도 과언이 아닙니다. 마치 분단된 국가가 통일을 꿈꾸듯, 물리학자들은 우주를 지배하는 근본적인 원리를 하나로 묶어내고자 끊임없이 노력해 왔습니다. 이러한 열망의 종착지는 바로 '모든 것의 이론'입니다. 이는 우주의 복잡한 현상들을 관통하는 단 하나의 원리를 찾아내어 세상의 설계도를 완성하려는 물리학계의 가장 원대한 도전이자 숙원 사업이라고 할 수 있습니다. 현재 물리학은 여러 기본 힘을 통합하는 '대통일 이론'을 표준 모형을 통해 정립해 나가고 있습니다. 이제 남은 마지막 과제는 거시 세계의 질서를 담당하는 중력을 이 체계 안으로 완벽하게 끌어들이는 일입니다. 미시 세계를 설명하는 양자역학과 거시 세계를 다루는 상대성 이론이 하나의 틀 안에서 모순 없이 융합될 때, 비로소 인류는 우주를 설명하는 최종적인 물리 법칙에 도달하게 될 것입니다. 그러나 물리 법칙의 완성이 곧 세상 모든 것에 대한 해답을 의미하는지에 대해서는 여전히 의문이 남습니다. 우리 삶을 구성하는 생명의 신비나 인간의 정신, 그리고 도덕적 가치와 의미 같은 요소들은 단순한 수치나 물리량으로 환산하기 어렵기 때문입니다. 모든 현상을 물리 법칙으로만 환원하려는 시도는 자칫 복잡한 세상의 본질을 놓칠 위험이 있습니다. 그래서 많은 이들은 '모든 것의 이론'이라는 명칭이 가진 한계를 지적하며 과학이 다루지 못하는 영역에 대해 진지한 고민을 던지곤 합니다.

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물리학
융합

[카오스 술술과학] 42 vs 17 (2018 카오스 콘서트 '수학과 과학 42' 주제영상)

현대 사회에서 구글은 모든 질문에 즉각적인 답을 제공하는 전지전능한 존재처럼 여겨지기도 합니다. 하지만 삶과 우주, 그리고 모든 것에 관한 궁극적인 질문을 던졌을 때 돌아오는 '42'라는 답변은 우리를 깊은 사색에 잠기게 합니다. 이는 소설 '은하수를 여행하는 히치하이커를 위한 안내서'에 등장하는 슈퍼컴퓨터 '딥 소트'가 750만 년이라는 유구한 시간 동안 계산한 끝에 내놓은 결과입니다. '딥 소트'는 이 황당한 숫자가 도출된 이유가 애당초 질문 자체가 잘못되었기 때문이라고 지적하며, 진정한 해답을 얻기 위해서는 먼저 올바른 질문을 찾아야 함을 시사합니다. 딥 소트가 올바른 질문을 찾기 위해 설계한 거대 컴퓨터는 바로 우리가 살고 있는 지구입니다. 지구는 지난 46억 년 동안 우주의 신비를 풀기 위한 정교한 연산을 이어온 하나의 거대한 시스템과 같습니다. 이러한 관점에서 본다면 인류는 지구라는 거대 컴퓨터를 구성하는 개별적인 칩이며, 우리의 삶 또한 우주의 진리를 탐구하는 거대한 과정의 일부가 됩니다. 우리는 존재 그 자체로 우주의 근본적인 목적을 수행하고 있는 셈이며, 지금 이 순간에도 보이지 않는 곳에서 진리를 향한 계산은 쉼 없이 계속되고 있습니다. 현재까지 지구라는 컴퓨터가 찾아낸 가장 과학적이고 유력한 답변은 우주를 구성하는 기본 입자의 개수인 '17'입니다. 최근 힉스 입자의 발견으로 표준 모형은 더욱 견고해졌지만, 이것이 우주의 모든 현상을 완벽히 설명하기에는 여전히 한계가 존재합니다. 우리는 아직 중력의 본질이나 암흑 물질, 그리고 암흑 에너지의 정체를 명확히 규명하지 못했기 때문입니다. 어쩌면 미래에 발견될 새로운 지식들이 더해져 '17'이라는 숫자가 '42'라는 상징적 숫자로 완성될지도 모릅니다. 우리는 여전히 불완전한 대답 속에서 진정한 해답을 향한 여정을 멈추지 않고 있습니다.

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물리학
수학

[강연] 히치토론쇼 | 2018 여름 카오스 콘서트 '수학과 과학 42' 4부 | 4부

노벨상과 필즈상은 인류 지성의 정점을 상징하는 두 축입니다. 100년 넘는 역사를 지닌 노벨상이 인류 보편의 가치와 실용적 공헌을 중시한다면, 필즈상은 만 40세 이하라는 엄격한 나이 제한을 통해 수학적 잠재력과 순수한 학문적 성취를 기립니다. 두 상은 상금의 규모나 수여 주기에서 큰 차이를 보이지만, 인류가 우주의 비밀을 풀기 위해 걸어온 고귀한 여정을 증명한다는 점에서는 그 궤를 같이합니다. 학문적 권위의 우열을 가리기보다 각 상이 지닌 고유한 철학을 이해하는 것이 중요합니다. 산업혁명의 역사는 곧 기초과학 발전의 역사이기도 합니다. 증기기관이 이끈 1차 혁명은 열역학이, 전기를 활용한 2차 혁명은 전자기학이 그 토대가 되었습니다. 또한 컴퓨터와 인터넷이 주도한 3차 디지털 혁명의 이면에는 반도체 기술의 핵심인 양자역학이라는 현대 물리학의 정수가 자리 잡고 있습니다. 이처럼 새로운 과학적 발견은 단순한 기술적 진보를 넘어 사회 구조 전체를 뒤흔드는 거대한 변혁의 물결을 만들어왔으며, 우리는 그 혁명의 연쇄 속에서 살아가고 있습니다. 최근 화두가 되고 있는 4차 산업혁명에 대해서는 학계에서도 다양한 시각이 존재합니다. 인공지능과 빅데이터가 가져올 변화를 혁명으로 받아들이는 입장도 있지만, 이를 뒷받침할 새로운 기초과학적 토대가 아직 미진하다는 신중론도 만만치 않습니다. 진정한 의미의 혁명이 되기 위해서는 기술적 현상을 넘어 우주와 생명을 바라보는 근본적인 과학적 패러다임의 전환이 동반되어야 하기 때문입니다. 과학적 토대 없는 기술의 발전은 사상누각에 불과할 수 있다는 경고의 목소리에 귀를 기울여야 합니다. 자연이라는 거대한 책은 수학이라는 언어로 쓰여 있습니다. 물리학자들에게 수학은 우주와 대화하기 위한 필수적인 문법이며, 수학자들에게 과학은 그 문법을 통해 서술되는 경이로운 내용입니다. 수학이 실제 자연에 존재하지 않는 허수나 무리수를 다룸에도 불구하고 현실 세계를 이토록 완벽하게 설명해낸다는 사실은, 인간의 지성과 우주의 구조 사이에 깊은 연결고리가 있음을 암시합니다. 수학적 논리는 단순한 지적 유희를 넘어 자연의 본질을 꿰뚫는 가장 강력한 도구입니다. 수학적 구조가 우주의 본질인지, 아니면 인간의 두뇌가 우주를 이해하기 위해 만들어낸 도구인지에 대한 논쟁은 여전히 흥미롭습니다. 어떤 이들은 수학이 관찰과 실험을 넘어선 추상적 영역이라고 비판하기도 하지만, 역사적으로 수학적 아름다움을 쫓던 발견들이 훗날 물리적 실체로 증명된 사례는 수없이 많습니다. 결국 수학과 과학은 서로를 비추는 거울처럼 인류의 인식을 확장하는 상호보완적 관계에 있습니다. 이러한 융합적 사고는 우리가 직면한 복잡한 문제들을 해결하는 열쇠가 됩니다. 현대 물리학의 궁극적인 꿈은 자연계의 네 가지 힘을 하나로 통합하는 '모든 것의 이론'을 완성하는 것입니다. 전자기력과 약력, 강력은 표준모형을 통해 어느 정도 통합의 길을 찾았으나, 시공간의 휘어짐을 다루는 중력은 여전히 양자역학과의 결합을 거부하고 있습니다. 이 거대한 수수께끼를 풀기 위한 노력은 우주의 기원과 종말, 그리고 우리가 존재하는 이유에 대한 근원적인 해답을 찾는 과정입니다. 비록 완벽한 방정식이 모든 삶의 의미를 설명해주지는 못할지라도, 그 탐구 자체로 가치가 있습니다. 과학의 진정한 가치는 정해진 답을 얻는 것보다 더 나은 질문을 던지는 데 있습니다. 우주는 고정된 상태로 멈춰 있지 않고 끊임없이 요동치며 변화하는 역동적인 실체입니다. 이러한 변화의 흐름 속에서 우리가 던지는 질문들은 인류의 지평을 넓히는 등불이 됩니다. 세상이 왜 이토록 수학적인지, 그리고 우리는 왜 이 재미있는 과학을 탐구하는지 끊임없이 묻는 행위 자체가 인류 진보의 원동력입니다. 호기심을 잃지 않고 자신만의 질문을 찾아가는 과정이 곧 과학하는 마음의 본질입니다.

김민형, 박권, 송영조, 정하웅

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물리학
수학

[석학인터뷰] 김범준 ─ 물리학은 일석백조? | 2018 카오스 마스터클래스 '물리'

통계물리학은 수많은 입자로 구성된 거대 시스템이 보여주는 집단적인 행동을 탐구하는 학문입니다. 이는 단순히 개별 입자의 움직임을 넘어 전체 시스템이 어떻게 조화를 이루는지 분석하며 자연의 질서를 찾아냅니다. 이러한 학문적 접근은 불확실성이 가득한 미래를 준비하는 젊은 세대에게 매우 유용한 도구가 됩니다. 기초를 탄탄히 다지는 과정은 변화무쌍한 세상 속에서도 흔들리지 않는 내면의 힘을 길러주며, 어떤 상황에서도 새로운 길을 개척할 수 있는 유연한 사고의 원천이 되어주기 때문입니다. 위대한 과학자들은 지식을 단순히 수용하는 데 그치지 않고, 자신만의 독창적인 시각으로 세상을 재해석하곤 합니다. 이미 정립된 이론이라 할지라도 이를 새로운 관점에서 바라보고 탐구하는 과정은 학문의 깊이를 더해줍니다. 무엇보다 중요한 것은 연구 그 자체에서 순수한 즐거움을 찾는 태도입니다. 외부의 평가나 결과에 매몰되지 않고 오직 호기심과 재미를 동력 삼아 나아가는 자세는, 과학을 딱딱한 학문이 아닌 흥미진진한 모험으로 변화시킵니다. 이러한 열정은 연구자뿐만 아니라 세상을 살아가는 우리 모두에게 필요한 덕목입니다. 우리의 일상은 과학적 시선을 통해 더욱 풍요로워질 수 있습니다. 복잡한 사회 현상이나 인간관계 속에서도 합리적인 사고를 유지하려는 노력은 세상을 더 명확하게 이해하도록 돕습니다. 타인을 바라볼 때도 고정관념에서 벗어나 그 이면의 인간적인 면모를 발견하려 애쓰는 태도는 과학적 관찰과 닮아 있습니다. 통계물리학이 선사하는 통찰은 우리 사회의 다양한 단면들을 연결하고, 그 속에 숨겨진 아름다움을 발견하게 합니다. 이러한 시선은 우리가 함께 살아가는 세상을 더 깊이 고민하고 공감하게 만드는 소중한 밑거름이 됩니다.

김범준

카오스재단석학인터뷰

물리학

[강연] 생명체의 탄생 (3) _ 노정혜 교수 | 2017 봄 카오스강연 '물질에서 생명으로' 1강 | 1강 ③

생명이란 무엇인가라는 질문은 인류가 오랫동안 탐구해 온 근원적인 과제이자 과학의 핵심적인 화두입니다. 과학철학적 관점에서 볼 때, 생명은 물과 같이 명확한 분자 구조로 정의하기 매우 어려운 대상 중 하나입니다. 과거에는 생명과 무생물을 엄격히 구분하려 노력했으나, 현대 과학은 그 경계가 생각보다 모호하며 연속적인 상태에 있을 가능성을 끊임없이 시사하고 있습니다. 우리가 생명을 정의하려는 시도는 어쩌면 인간의 경험적 편의에 의한 분류일지도 모릅니다. 아직 우리가 생명에 대해 알아야 할 영역이 무궁무진하기에, 그 정의 또한 고정된 것이 아니라 과학의 발전과 함께 끊임없이 변화하고 확장되는 역동적인 과정을 거치고 있습니다. 지구과학적 관점에서 생명은 물질과 에너지 흐름을 매개하는 '복제 가능한 촉매'로 해석될 수 있습니다. 지구상에 생명체가 등장한 이후 약 40억 년이라는 긴 시간 동안 생명은 환경과 끊임없이 상호작용하며 지구의 모습을 근본적으로 바꾸어 왔습니다. 단순히 화학 반응으로만 일어날 에너지 방출 과정을 생명 활동은 비약적으로 가속화하며, 그 에너지를 단순한 열로 낭비하는 대신 자신의 신체를 유지하고 재생산하는 데 정교하게 활용합니다. 이러한 관점은 생명을 개별적인 존재로만 보는 것이 아니라, 지구라는 거대한 시스템 안에서 에너지를 순환시키고 불균형을 해소하는 핵심적인 장치로 파악하게 해줍니다. 기술의 비약적인 발전은 생명의 정의를 인공지능이나 가상 세계의 영역으로까지 확장시키고 있습니다. 스스로를 복제하고 시스템을 유지하기 위해 에너지를 소모하는 컴퓨터 바이러스나, 고도의 의식을 갖춘 미래의 인공지능을 생명체로 볼 수 있을지에 대한 논의가 활발히 진행 중입니다. 만약 인공적인 존재가 외부 에너지원을 이용해 자신을 유지하고, 나아가 스스로를 재생산하는 단계에 이른다면 우리는 생명의 범주를 다시 설정해야 할 것입니다. 이는 생명이 탄소 기반의 유기체에만 국한된 것이 아니라, 특정 기능을 수행하고 정보를 전달하는 시스템의 보편적인 속성일 수 있다는 가능성을 열어줍니다. 생명의 기원을 찾는 여정은 심해 열수구와 같은 지구상의 극한 환경으로 우리를 안내합니다. 지구 내부의 뜨거운 물질과 차가운 바닷물이 만나는 경계에서 발생하는 에너지 불균형은 최초의 생명 작용을 일으키는 강력한 동력이 되었습니다. 최근 발견된 40억 년 전의 미생물 화석 후보들은 이러한 심해 열수구 기원설에 힘을 실어주고 있습니다. 나아가 외계 생명체 탐사에 있어서도 우리는 지구와 유사한 환경만을 고집할 필요가 없습니다. 우주의 다른 곳에서는 우리가 상상하지 못한 전혀 다른 화학적 기반과 물리적 형태를 가진 생명체가 존재할 수 있다는 열린 시각은 과학적 상상력을 자극합니다. 현대 과학은 이제 생명을 이해하는 단계를 넘어 직접 설계하고 제작하는 '합성 생물학'의 시대로 진입했습니다. 유전 정보를 읽는 것을 넘어 화학적으로 합성한 유전체를 세포에 주입하여 새로운 생명 기능을 구현하려는 시도가 이어지고 있습니다. 이러한 기술은 에너지 문제나 식량 위기를 해결할 혁신적인 열쇠가 될 수 있지만, 동시에 생태계에 미칠 예측 불가능한 위험성도 내포하고 있습니다. 자연적으로 진화해 온 기존 생태계와 조화를 이룬 적 없는 인공 생명체에 대해서는, 안전성이 확실히 증명될 때까지 엄격한 관리와 사전 예방의 원칙이 반드시 적용되어야 인류의 미래를 보장할 수 있습니다.

노정혜, 신민섭, 홍성욱

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생명과학

[강연] 미래의 기원 (2) _ by이관수 | 2017 가을 카오스 강연 '미래과학' 10강 | 10강 ②

SF는 미래를 정확히 맞히는 예언서가 아닙니다. 많은 이들이 SF 작가가 미래를 꿰뚫어 본다고 오해하지만, 정작 작가들은 자신들이 미래에 대해 아는 것이 없음을 인정하곤 합니다. SF의 진정한 가치는 단순히 미래를 예측하는 데 있는 것이 아니라, 우리가 당연하게 받아들이는 통념을 뒤흔들고 인식의 지평을 넓히는 데 있습니다. 광선검이나 아바타 같은 상상력은 그것이 현실이 되느냐와 상관없이 우리가 꿈꿀 수 있는 풍경의 폭을 무한히 확장해 줍니다. 과거 SF 황금기를 이끌었던 이들은 SF가 외삽법을 사용하기 때문에 과학적이라고 주장했습니다. 하지만 현재의 변화가 미래에도 동일하게 이어질 것이라는 가정은 위험합니다. 성장이 가속화되는 복리 모델이나 어느 순간 멈추는 생물학적 성장 모델처럼, 미래를 설명하는 방식은 매우 다양합니다. 어떤 모델이 정답일지 미리 알 방법은 없기에, 미래는 본질적으로 예측 불가능한 영역으로 남으며 우리는 그 불확실성을 마주해야 합니다. 수많은 SF 작품 중 일부가 현실과 비슷해 보이는 것은 통계적인 우연에 가깝습니다. 수십만 건의 작품 중 하나가 로또 번호처럼 맞아떨어지는 것이죠. 그러나 맞히고 틀리는 문제를 떠나 SF는 우리에게 '전복의 즐거움'을 선사합니다. 기존의 세계관이 붕괴하고 새로운 아이디어가 대화와 사유를 통해 전달될 때, 우리는 비로소 현재를 다른 각도에서 바라볼 수 있게 됩니다. 이는 화려한 볼거리보다 더 깊은 울림을 주는 SF만의 고유한 매력입니다. SF는 미래를 이야기하는 듯 보이지만, 사실은 그 작품이 쓰인 시대의 상상과 공포, 시대상을 반영합니다. 우주 전쟁을 다룬 소설이 실제로는 베트남 전쟁에 대한 비판이나 옹호를 담고 있는 식입니다. SF는 미래를 향한 창이라기보다 현재를 비추는 거울에 가깝습니다. 우리가 미래를 어떻게 상상하느냐는 결국 우리가 지금 어떤 사회적 맥락 속에 놓여 있는지를 보여주는 지표가 되며, 이는 동시대인들에게 중요한 시사점을 던져줍니다. 과학의 정수는 무언가를 무조건 긍정하는 것이 아니라 끊임없이 의심하고 부정하는 태도에 있습니다. 리처드 파인만이 강조했듯, 과학자는 자신이 믿고 싶어 하는 바를 증명하기 위해 노력하는 동시에 그것이 틀렸을 가능성을 가장 치열하게 검증해야 합니다. 이러한 회의적 태도와 불가능성을 확인하는 과정이야말로 과학과 유사 과학을 가르는 결정적인 차이입니다. 과학은 우리에게 정해진 답을 주는 것이 아니라, 끊임없이 질문하고 검증하는 법을 가르쳐 줍니다. 과학이 불변의 법칙을 탐구한다면, 기술은 인간의 욕망과 사회적 필요에 따라 유연하게 형태를 바꿉니다. 같은 카세트테이프 기술이라도 누군가에게는 음악을 즐기는 도구였지만, 다른 누군가에게는 혁명을 전파하는 매체가 되기도 했습니다. 기술은 단순히 발명되는 것이 아니라 사람들과 상호작용하며 완성되어 갑니다. 따라서 기술적 미래를 상상할 때는 그것이 사회와 어떤 관계를 맺을지 함께 고민해야 하며, 그 유연함 속에 우리의 선택지가 놓여 있습니다. 미래는 이미 결정되어 우리에게 다가오는 것이 아닙니다. 인공지능이 거대 기업의 전유물이 될지, 아니면 개인의 창의성을 돕는 동반자가 될지는 우리의 상상력과 선택에 달려 있습니다. 과학적 근거에 기반한 디테일한 상상은 우리가 미처 보지 못했던 현실의 구석구석을 들여다보게 합니다. 미래는 대비하는 대상이 아니라, 우리가 서로 소통하며 함께 만들어 나가는 가능성의 공간임을 잊지 말아야 합니다. 우리의 의지가 담긴 상상이 곧 내일의 모습이 됩니다.

이관수

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물리학
융합

[강연] 미래의 기원 (1) _ by이관수 | 2017 가을 카오스 강연 '미래과학' 10강 | 10강 ①

미래 과학에 대한 논의는 흔히 앞으로 다가올 화려한 기술적 진보와 무한한 가능성에 초점을 맞추곤 합니다. 하지만 진정한 미래를 이해하기 위해서는 우리가 미래를 바라보는 방식 자체를 점검해 볼 필요가 있습니다. 과학사학자의 관점에서 본 미래는 단순히 새로운 것을 만들어내는 과정이 아니라, 과거로부터 이어져 온 인간의 사고방식이 투영된 결과물입니다. 우리는 현재의 연구가 미래에 미칠 영향력을 분석하기에 앞서, 인류가 과학과 미래라는 개념을 어떤 틀 안에서 정의해 왔는지 비판적으로 성찰해야 합니다. 많은 이들이 과학이 모든 문제를 해결해 줄 것이라는 무한한 긍정의 믿음을 가지고 있습니다. 그러나 방사성 폐기물 처리 문제에서 볼 수 있듯이, 자연의 기본 법칙은 인간의 의지로 바꿀 수 없는 영역이 존재합니다. 논리 회로의 기본인 노어(NOR) 게이트가 부정의 조합만으로 모든 논리를 구현하듯, 과학에서 '불가능함'을 인식하는 것은 매우 중요합니다. 무한한 가능성만을 쫓기보다 과학이 보여주는 명확한 한계를 인정할 때, 비로소 우리는 현실적이고 견고한 미래를 설계할 수 있는 힘을 얻게 됩니다. 과학이 증명한 절대적 불가능성은 인류의 지적 자산입니다. 에너지 보존 법칙이 무한 동력 기관의 불가능을 선언하고, 수학이 평면을 메우는 오각형 타일링의 가짓수를 제한하는 것은 우리 세계의 확고한 질서를 보여줍니다. 최근의 생물학적 연구 또한 다세포 생물의 노화와 죽음이 피할 수 없는 논리적 결과임을 시사합니다. 이러한 불가능의 영역들은 우리의 꿈을 짓밟는 장벽이 아니라, 오히려 우리가 발을 딛고 서 있는 현실의 경계를 명확히 해주는 소중한 이정표 역할을 수행하며 더 나은 방향을 제시합니다. 지식의 확장은 역설적으로 우리가 모르는 영역을 더 넓게 만듭니다. 루트비히 플렉의 비유처럼 과학자가 지식의 최전선에서 밝은 영역을 넓혀갈수록, 그 주변을 둘러싼 모호한 해석의 영역과 칠흑 같은 미지의 영역도 함께 확장됩니다. 아는 것이 늘어날수록 질문은 더 많아지고, 확실함보다는 긴가민가한 불확실성이 우리를 더 자주 찾아오게 됩니다. 따라서 미래 과학의 발전은 단순히 정답을 찾아가는 과정이 아니라, 우리가 직면한 거대한 무지의 영토를 확인하고 그 경계에서 겸허함을 배우는 과정이라 할 수 있습니다. 공상과학 소설(SF)은 종종 미래를 예언하는 것처럼 보입니다. 스타트렉의 통신기나 영화 속 태블릿 PC가 현실이 된 사례들은 SF의 통찰력을 증명하는 듯합니다. 하지만 '멋진 신세계'가 유전자의 개념조차 없던 시절에 쓰였음에도 오늘날 유전공학의 상징처럼 여겨지는 것은, 우리가 과학적 메커니즘보다 외형적 유사성에 더 집중하기 때문입니다. SF는 미래를 직접 보여주는 거울이라기보다 인간의 욕망과 상상력이 과학이라는 옷을 입고 나타난 결과물이며, 우리는 그 속에서 과학적 사실과 허구의 경계를 구분할 줄 알아야 합니다.

이관수

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물리학
융합

[강연] 물리학이 사회 현상을 설명하는 데 도움을 줄 수 있을까? | 2017 카오스 토론회 : '과학vs과학철학' 3부 1강 | 3부 ①

물리학은 흔히 무생물의 법칙을 다루는 학문으로 여겨지지만, 그 범위를 넓히면 인간 사회의 복잡한 사회 현상을 설명하는 강력한 도구가 됩니다. 사회는 결국 사람들의 모임이며, 사람은 물리적인 구성 요소로 이루어진 존재라는 점에서 사회 현상 또한 물리학의 연구 대상이 될 수 있습니다. 이러한 관점은 사회를 거시적인 시스템으로 파악하고, 그 안에서 흐르는 일정한 패턴과 규칙성을 찾아내려는 시도로 이어집니다. 이는 단순한 비유를 넘어 데이터와 수식을 통해 사회의 구조를 분석하는 새로운 지평을 열어줍니다. 구체적인 사례로 커피숍과 학교의 분포 방식을 살펴보면 사회물리학적 접근의 유용성이 드러납니다. 영리를 추구하는 커피숍은 고객의 수가 중요하기 때문에 인구 밀도에 비례하여 분포하는 경향을 보입니다. 반면, 공공성을 띠는 학교는 학생들의 통학 거리를 최소화하는 방향으로 배치됩니다. 이러한 차이는 인구 밀도와 시설 밀도 사이의 상관관계를 나타내는 지표인 '알파 값'의 차이로 명확히 규명됩니다. 이는 복잡해 보이는 도시의 시설 배치가 사실은 효율성과 이윤이라는 명확한 물리적 원리에 기반하고 있음을 시사합니다. 물리학이 사회를 바라보는 방식의 핵심은 '단순화'에 있습니다. 복잡한 사회적 변수들을 모두 고려하기보다는, 현상을 결정짓는 가장 핵심적인 동기나 원리를 추출하여 모델을 만듭니다. 누구나 동의할 수 있는 상식적인 가정에서 출발하여 수학적 결론을 도출하는 과정은 물리학적 접근의 강력한 힘입니다. 이러한 방식은 복잡한 현상 뒤에 숨겨진 보편적인 질서를 발견하게 하며, 중고등학생도 이해할 수 있는 명쾌한 논리로 사회 구조를 설명할 수 있게 해줍니다. 하지만 물리학적 설명이 모든 사회 현상을 완벽히 포괄할 수 있는지에 대해서는 철학적인 의문이 제기됩니다. 물리학의 모델은 수치적 예측에는 탁월할 수 있지만, 그 수치가 갖는 깊은 사회적 맥락이나 인문학적 통찰을 제공하는 데에는 한계가 있을 수 있습니다. 예측이 성공적이라고 해서 그 현상의 본질을 완전히 이해했다고 단정하기는 어렵기 때문입니다. 사회 현상은 단순히 데이터의 일치만으로 설명되지 않는, 인간의 의도와 가치가 개입된 복잡한 영역이라는 점을 간과해서는 안 됩니다. 자연 현상과 사회 현상의 결정적인 차이는 인과 관계의 위계에 있습니다. 물리학이 다루는 자연계는 주요한 원인과 부차적인 원인이 비교적 명확히 구분되어 근사적인 접근이 잘 들어맞습니다. 그러나 사회 현상은 비슷한 크기의 다양한 요인들이 서로 경쟁하며 시간에 따라 끊임없이 변화합니다. 정치, 경제, 심리적 요인들이 복잡하게 얽혀 있는 상황에서 특정 변수만을 추출하여 일반화하는 것은 외적 타당성을 확보하는 데 어려움을 겪게 만듭니다. 또한, 물리학의 대상인 입자들은 개별성이 없는 '동일 입자'로 취급되지만, 사회의 구성원인 인간은 저마다의 고유한 개성과 비합리성을 지닌 존재입니다. 집단으로서의 인간이 보여주는 '예측 가능한 비합리성'은 통계적인 패턴으로 나타날 수 있지만, 그것이 개개인의 삶이 가진 절실함이나 특수한 사정을 모두 반영하지는 못합니다. 거시적인 정책 수립에는 통계적 모델이 유용할지라도, 개별 사례의 구체적인 진실을 파악하기 위해서는 인문학적 통찰과의 상호 보완이 필수적입니다. 결국 물리학과 사회과학의 만남은 서로의 한계를 인정하고 보완하는 과정이어야 합니다. 물리학은 사회 현상을 정량적으로 분석하고 거시적인 규칙성을 제시함으로써 정책적 판단의 근거를 마련해 줍니다. 동시에 철학적 성찰은 그러한 데이터가 놓치기 쉬운 인간적 가치와 인문학적 통찰의 중요성을 일깨워줍니다. 과학이 끊임없이 발전하듯, 사회를 이해하려는 노력 또한 고정된 틀에 머물지 않고 다양한 학문적 경계를 넘나들며 더욱 깊어질 것입니다.

김범준, 이상욱

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물리학
융합

[강연] 통계적인 예측과 동역학적 예측은 다른 것인가? | 2017 카오스 토론회 : '과학vs과학철학' 3부 2강 | 3부 ②

물리학에서 동역학적 예측은 고전 역학이나 양자역학의 슈뢰딩거 방정식을 통해 입자의 미래 상태를 기술하는 방식입니다. 이는 특정 입자의 현재 위치와 운동량 정보를 입력값으로 삼아, 아주 짧은 시간 뒤의 상태를 결정론적으로 추적합니다. 미시적인 정보에서 시작하여 다시 미시적인 결과를 도출하는 과정이라 할 수 있습니다. 개별 개체의 움직임에 집중하여 그 인과 관계를 명확히 규명하려는 시도가 이 예측의 핵심이며, 입자 하나하나의 미래를 정밀하게 들여다보는 것을 목표로 합니다. 반면 통계적 예측은 수많은 입자가 모인 전체 시스템의 거시적인 변화에 주목합니다. 개별 입자의 구체적인 경로를 일일이 추적하는 대신, 온도나 압력과 같이 시스템 전체를 대표하는 소수의 변수를 통해 현상을 설명합니다. 이는 미시적인 복잡함 속에서 질서 있는 패턴을 찾아내는 과정이며, 개별 요소의 세세한 정보보다는 전체가 보여주는 통계적 성질이 무엇인지를 파악하는 데 목적이 있습니다. 수많은 기체 분자가 상호작용하며 만들어내는 거시적 상태를 이해하는 것이 통계 물리학의 주요 과제입니다. 이러한 통계적 관점은 사회 현상을 분석할 때도 유용하게 활용됩니다. 특정 학교나 커피숍이 정확히 어디에 위치할지 개별적으로 예측하기는 어렵지만, 이들이 모여 형성하는 전체적인 분포 패턴은 일정한 규칙성을 띱니다. 통계 물리학자들은 구체적인 개별 사례보다는 전체적인 데이터가 그리는 기준선을 제시함으로써, 현상이 적절한 범위 내에 있는지 판단할 근거를 마련합니다. 이는 개별 예측을 넘어선 거시적 통찰을 제공하며, 복잡한 사회 시스템 속에서 우리가 무엇에 주목해야 하는지를 알려주는 이정표가 됩니다. 철학적 관점에서 보면, 전체는 단순히 부분의 합이 아니라는 '창발 현상'이 중요하게 다루어집니다. 나무 하나하나를 볼 때와 숲 전체를 볼 때 나타나는 현상이 다르듯, 통계적 서술은 개별 동역학적 서술이 주지 못하는 새로운 층위의 정보를 제공합니다. 다만 집단의 평균적 특징을 개별 구성원에게 무분별하게 적용하는 '평균화의 오류'를 경계해야 합니다. 이는 통계적 지식과 개체 단위의 지식을 혼동할 때 발생하는 인식론적 위험이며, 과학적 권위를 빌려 사회적 편견을 조장하지 않도록 주의가 필요한 지점이기도 합니다. 확률의 존재 의미에 대해서도 고전 역학과 양자역학은 서로 다른 해석을 내놓습니다. 고전 역학에서의 확률은 우리가 모든 정보를 알지 못하는 '무지'에서 비롯된 도구적 성격이 강하지만, 양자역학에서는 세계의 본질적인 속성으로 이해되기도 합니다. 이러한 존재론적 차이는 우리가 세상을 기술하는 방식에 깊은 영향을 미칩니다. 결국 통계적 서술과 동역학적 서술은 단순히 방법의 차이를 넘어, 세계를 바라보는 근본적인 시각의 차이를 반영합니다. 우리가 세상을 얼마나 정확히 알 수 있는지에 대한 겸손한 성찰이 필요한 이유입니다. 과학적 연구는 종종 허공에 화살을 쏘고 그 자리에 과녁을 그리는 과정에 비유됩니다. 복잡한 현실을 단순화된 모형으로 만들고, 그 모형이 실제 데이터와 일치하는지 확인하며 이론을 정교화해 나가는 것입니다. 자연은 불연속적인 입자들로 구성되어 있지만, 물리학자들은 이를 연속적인 미분 방정식으로 기술하며 세상을 근사적으로 이해합니다. 이러한 모델링 과정은 완벽한 진리를 찾는 것이라기보다 세상을 이해하기 위한 유용한 도구를 만드는 작업입니다. 직관적인 가설에서 시작해 경험적 자료로 검증하는 과정이 과학의 본질입니다. 결론적으로 동역학적 예측과 통계적 예측은 서로 보완적인 관계에 있습니다. 지진의 정확한 시점을 예측할 수는 없어도 통계적 패턴을 통해 재난에 대비할 수 있듯이, 통계 물리학은 사회의 거시적 흐름을 이해하는 강력한 틀을 제공합니다. 다양한 학문적 접근이 경쟁하고 협력하며 세상의 인과 구조를 밝혀내는 과정은 인류의 지평을 넓혀줍니다. 우리는 이러한 다각적인 시선을 통해 복잡한 사회 현상을 더욱 깊이 있게 통찰할 수 있으며, 단순한 수치를 넘어 그 속에 담긴 의미를 해석하는 능력을 갖추게 됩니다.

김범준, 이상욱

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물리학
융합

[강연] 생물학은 인간의 본성을 밝혀낼 수 있을까? | 2017 카오스 토론회 : '과학vs과학철학' 4부 1강 | 4부 ②

생명체란 무엇인가라는 근원적인 질문에 대해 생물학은 복제와 상호작용, 그리고 엔트로피를 조절하는 상태로 정의합니다. 현대 생물학은 생명 현상을 물질과 정보의 흐름으로 파악하며, 특히 DNA라는 유전 정보가 생명체의 본질을 형성한다고 봅니다. 이러한 관점에서 인간의 본성 또한 생물학적 메커니즘과 유전 정보의 틀 안에서 이해될 수 있는 영역으로 들어오게 되었습니다. 생명은 단순히 멈춰 있는 상태가 아니라 끊임없이 에너지를 소모하며 자신을 유지하는 역동적인 과정입니다. 인류의 역사를 돌이켜보면 수렵 채집 시대의 동굴 벽화를 그렸던 인류와 현대인의 DNA는 큰 차이가 없습니다. 우리는 수십만 년 전의 유전 정보를 그대로 간직한 채 급격히 변화하는 현대 사회를 살아가고 있는 셈입니다. 이러한 생물학적 연속성은 인간의 본성이 오랜 진화의 산물임을 시사하며, 우리의 행동과 심리 기저에 원시적인 본능이 여전히 강력하게 작동하고 있음을 보여줍니다. 결국 현대인의 고민은 수렵 채집 시대의 몸과 마음으로 현대의 복잡한 문명을 살아가는 데서 기인합니다. 하지만 생물학이 본성이 작동하는 메커니즘을 구체적으로 제시할 수 있음에도 불구하고, 인간이 지향해야 할 방향성까지 제시하기에는 한계가 있다는 지적이 있습니다. 유전 정보 전체를 모두 읽어낸다 하더라도 그 속에 담긴 복잡한 의미를 완벽히 해독하는 것은 별개의 문제입니다. 특히 급변하는 기술 환경 속에서 인류가 어떤 미래를 선택해야 하는지에 대해 생물학은 침묵할 수밖에 없는 지점이 존재합니다. 이는 과학적 사실이 곧바로 윤리적 당위로 연결되지 않음을 의미합니다. 진화심리학은 인간의 마음과 행동을 생존과 번식을 위한 적응의 결과로 해석합니다. 우리가 특정한 음식을 선호하거나 짝을 고르고 집단을 형성하는 방식은 모두 수렵 채집 시대의 환경에 최적화된 결과물입니다. 이러한 관점은 인간의 고결해 보이는 정신 활동조차도 결국은 진화적 필요에 의해 형성된 본성의 일부임을 강조하며, 인간을 '양복 입은 원시인'으로 정의하기도 합니다. 마음의 작동 방식은 우연이 아니라 생존 확률을 높이기 위해 정교하게 설계된 도구 상자와 같습니다. 도덕성과 사회성 같은 인문학적 가치들 역시 뇌과학의 영역에서 새롭게 조명되고 있습니다. 뇌 영상 촬영을 통해 사회적 소외감이 물리적 통증과 동일한 뇌 부위를 활성화한다는 사실이 밝혀졌으며, 도덕적 판단 또한 순수한 이성보다는 감정과 인지적 추론의 복합적인 작용임이 드러났습니다. 이는 인간의 본성을 이해하는 데 있어 생물학적 토대가 얼마나 필수적인지를 잘 보여주는 사례라 할 수 있습니다. 우리가 느끼는 고통과 공감은 뇌라는 생물학적 기관이 만들어내는 구체적인 반응입니다. 인간만이 가진 독특한 특성인 문화와 학습 능력, 즉 '밈(meme)'의 영역은 생물학적 본성과 끊임없이 상호작용합니다. 어떤 이들은 문화를 생물학적 범주를 넘어서는 '플러스알파'로 보기도 하지만, 다른 이들은 이 문화적 능력조차도 생물학적으로 설명 가능한 진화의 산물이라고 주장합니다. 결국 인간 본성의 탐구는 유전적 본능과 문화적 학습이 어떻게 얽혀 현재의 우리를 만들어냈는지를 밝히는 과정입니다. 문화는 생물학적 토대 위에서 피어난 인류만의 거대한 생존 전략이라 할 수 있습니다. 현대 생물학은 이제 인간을 객관적인 탐구 대상으로 삼아 그 본질에 다가서고 있습니다. 생물학적 연구 성과와 일관성을 갖춘 인문학적 성찰이 필요한 시점이며, 이를 통해 우리는 스스로의 한계를 명확히 인식할 수 있습니다. 본성을 이해하는 것은 단순히 과거를 아는 것에 그치지 않고, 우리가 가진 생물학적 조건 위에서 더 나은 미래 문화를 설계하기 위한 필수적인 토대가 될 것입니다. 과학과 철학의 대화는 인간이라는 존재를 더 깊이 이해하게 만드는 가장 강력한 도구가 됩니다.

송기원, 장대익

카오스재단마스터클래스

화학
생명과학
융합

[강연] 생물학을 활용하여 인간의 능력을 향상시키는 일은 바람직한가? | 2017 카오스 토론회 : '과학vs과학철학' 4부 2강 | 4부 ②

생물학이 인간의 본성을 어디까지 밝혀낼 수 있는가에 대한 논의는 자연스럽게 인간 향상이 바람직한가라는 윤리적 질문으로 이어집니다. 본성을 이해하는 것을 넘어, 기술을 통해 그 본성을 수정하거나 강화하려는 시도는 현대 과학의 가장 뜨거운 쟁점 중 하나입니다. 이는 단순히 기술적 가능성의 문제를 넘어 우리가 어떤 존재가 되고자 하는지에 대한 철학적 선택을 요구합니다. 인간의 불완전함을 과학으로 보완하려는 의지와 자연의 섭리를 존중해야 한다는 신중론이 팽팽하게 맞서며 인류의 미래를 설계하는 중요한 담론을 형성하고 있습니다. 진화의 결과물인 자연이 항상 완벽하고 정교하게 설계되었다는 믿음은 생물학적 사실과 다를 수 있습니다. 인간의 눈은 오징어의 눈에 비해 시신경 구조가 비효율적이며, 기도와 식도가 교차하는 구조는 질식의 위험을 내포하는 등 이른바 '나쁜 설계'의 사례가 도처에 존재합니다. 이는 진화가 최선의 선택이 아닌, 주어진 조건에서 임기응변식으로 이루어졌음을 보여줍니다. 따라서 자연을 건드리는 것이 위험하다는 직관적 거부감보다는, 불완전한 설계를 지성적으로 보완하여 삶의 질을 높이려는 시도가 타당성을 얻기도 합니다. 과거 수렵 채집 시대에 생존에 유리했던 형질들이 현대 사회에서는 질병이나 장애로 분류되는 '진화적 부적응' 현상도 주목해야 합니다. ADHD는 과거 위험을 감지하는 데 유리한 형질이었으나, 정적인 현대 교육 환경에서는 치료의 대상이 되었습니다. 집중력을 높이는 약물을 사용하는 행위가 커피나 비타민 섭취와 본질적으로 무엇이 다른지에 대한 의문은 인간 향상에 대한 권리 논의로 확장됩니다. 기술을 통해 환경과 유전적 형질 사이의 간극을 메우는 것은 인류가 지속해 온 진보의 연장선일 수 있습니다. 반면 과학적 지식의 불완전성을 근거로 인위적인 개입에 신중해야 한다는 목소리도 높습니다. 과거에는 불필요하다고 여겨 제거했던 편도선이나 맹장이 사실은 중요한 면역 기관임이 밝혀진 사례처럼, 현재의 지식이 미래에는 오판으로 드러날 가능성이 큽니다. 트랜스 지방의 사례에서 보듯 한때 유익하다고 믿었던 기술이 치명적인 결과를 초래하기도 합니다. 우리가 생명 시스템을 완전히 이해하지 못한 상태에서 시도하는 향상은 예상치 못한 부작용을 낳을 수 있으며, 이는 단순한 기술적 오류를 넘어 생태계와 인류 전체에 돌이킬 수 없는 손실을 줄 수 있습니다. 향상이라는 개념 자체가 내포한 가치 판단의 위험성도 간과할 수 없습니다. 무엇이 더 나은 상태인지 정의하는 과정에는 사회적 편견과 차별이 개입될 여지가 큽니다. 특히 유전자 편집 기술을 통한 영구적인 유전 정보의 수정은 미래 세대의 결정권을 침해하고 인류의 다양성을 훼손할 우려가 있습니다. 특정 형질을 우월한 것으로 규정하고 이를 획일적으로 추구하게 되면, 인류는 변화하는 환경에 대응할 수 있는 유전적 유연성을 잃게 될 것입니다. 이는 기술의 공정성 문제를 넘어 인류라는 종의 존속과 직결되는 윤리적 파장을 일으킬 수 있습니다. 개인의 능력을 향상시키는 기술적 해결책에만 몰두할 경우, 다양성을 포용하지 못하는 사회 구조적 결함이 가려질 위험이 있습니다. ADHD 아동에게 약물을 처방하는 것이 교실의 효율성을 높일 수는 있지만, 산만한 아이들도 함께 어우러질 수 있는 교육 환경을 만드는 노력을 소홀히 하게 만들 수도 있습니다. 기술을 통한 개인의 변화와 사회 구조의 개선 사이에서 균형을 찾는 것이 중요합니다. 생물학적 본성을 인위적으로 바꾸기보다는, 인간이 가진 본연의 특성을 존중하면서도 건강하게 공존할 수 있는 문화를 조성하는 것이 진정한 의미의 인류 발전일 것입니다. 과학은 고정된 정답을 제시하는 것이 아니라 끊임없는 논쟁과 소통을 통해 성장하는 문화적 과정입니다. 인간 향상 기술을 둘러싼 찬반 논의는 우리가 지향해야 할 가치가 무엇인지 성찰하게 하며, 과학이 사회와 어떻게 상호작용해야 하는지를 보여줍니다. 전문가들만의 영역을 넘어 대중이 직접 질문하고 참여하는 과정 자체가 과학적 민주주의의 실현입니다. 생물학적 보수주의와 진보주의가 충돌하며 만들어내는 불꽃은 인류가 기술의 노예가 되지 않고 주체적으로 미래를 설계해 나가는 데 필수적인 동력이 될 것입니다.

송기원, 장대익

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화학
생명과학
융합

[강연] 물리법칙은 자연에 존재하는가, 인간이 만든 것인가? | 2017 카오스 토론회 : '과학vs과학철학' 1부 1강 | 1부 ①

자연 법칙이 실재하는 것인지, 아니면 인간이 만들어낸 발명품인지에 대한 논의는 과학의 본질을 꿰뚫는 핵심적인 질문입니다. 역사적으로 '자연 법칙'이라는 개념은 17세기 유럽에서 본격적으로 등장했습니다. 당시 사람들은 유대교와 기독교 전통 속에서 입법자로서의 신이 세상에 부여한 규칙이 있다고 믿었습니다. 그 이전 시대에는 무생물인 자연이 인간의 법처럼 어떤 법칙을 따른다는 생각 자체가 생소하거나 희화화의 대상이 되기도 했습니다. 즉, 자연 법칙은 특정 시대의 종교적, 사회적 배경 속에서 탄생한 개념적 틀이라고 볼 수 있습니다. 데카르트와 뉴턴 같은 근대 과학의 선구자들은 신이 우주를 창조할 때 부여한 변하지 않는 법칙을 찾는 것을 과학의 사명으로 삼았습니다. 이들은 운동량 보존의 법칙이나 만유인력의 법칙에 깊은 종교적 의미를 부여하며, 이를 신의 예지와 지배의 증거로 보았습니다. 하지만 흥미로운 점은 이러한 법칙들이 우리가 일상에서 경험하는 복잡한 자연 그대로를 묘사하기보다는, 마찰이 없는 진공 상태나 완벽한 타원 궤도와 같이 고도로 추상화되고 이상화된 수학적 공간을 전제로 성립되었다는 사실입니다. 실제로 갈릴레오의 자유 낙하 법칙이나 유전 법칙을 살펴보면, 실제 실험 데이터가 법칙과 완벽히 일치하는 경우는 드뭅니다. 공기 저항이나 유전적 변수 등 현실의 복잡성 때문에 수치는 항상 미세하게 어긋나기 마련입니다. 그럼에도 과학자들은 복잡한 현상에서 핵심적인 요소를 뽑아내어 단순한 수학적 관계로 정립합니다. 이러한 관점에서 본다면 법칙은 자연 속에 숨겨져 있던 것을 그대로 발견한 것이라기보다, 인간이 자연을 이해하기 위해 창의적으로 설계한 모델에 가깝다고 할 수 있습니다. 반면 물리학의 관점에서는 법칙을 자연에 내재된 패턴의 발견으로 정의합니다. 우리가 관찰하는 수많은 현상 속에는 일정한 규칙성이 존재하며, 과학은 이를 수식의 형태로 포착해내는 과정입니다. 비록 우리가 인식하는 패턴이 비례 관계와 같은 단순한 형태에서 시작할지라도, 이는 자연의 근본적인 작동 원리를 반영합니다. 좋은 법칙일수록 더 넓은 범위에 적용되며, 상황이 바뀌어도 변하지 않는 보편성을 지닙니다. 뉴턴의 법칙이 지상을 넘어 천체의 운동까지 설명해낸 것이 그 대표적인 사례입니다. 20세기에 들어서며 과학계는 '법칙'이라는 용어 대신 '원리'나 '이론'이라는 표현을 더 자주 사용하기 시작했습니다. 상대성 이론이나 양자 역학의 원리들은 과거의 법칙들보다 훨씬 심오하고 정확하게 자연의 실재에 다가갑니다. 현대 물리학자들은 우리가 아직 모든 것을 알지는 못하지만, 정밀한 실험 데이터를 통해 진정한 자연 법칙에 점점 가까워지고 있다고 믿습니다. 현재의 이론이 특정 조건에서만 유효한 '유효 이론'일지라도, 그것은 분명 실재하는 자연의 질서를 반영하고 있습니다. 법칙의 실재성을 뒷받침하는 강력한 근거 중 하나는 바로 과학의 예견 능력입니다. 우리가 의자에 앉을 때 의자가 존재함을 의심하지 않듯, 법칙에 따라 예견된 현상이 실제로 일어난다는 사실은 그 법칙이 자연에 실재함을 증명합니다. 만약 법칙이 인간의 자의적인 구성물에 불과하다면, 그 법칙을 바탕으로 세워진 현대 문명과 기술적 성취는 불가능했을 것입니다. 법칙은 우리가 자연이라는 거대한 시스템을 이해하고 신뢰할 수 있게 만드는 실질적인 토대가 됩니다. 결국 자연 법칙을 둘러싼 논쟁은 과학이 자연을 '발견'하는 것인지 '발명'하는 것인지에 대한 철학적 성찰로 귀결됩니다. 과학은 복잡한 자연 현상을 인간의 언어와 수학으로 해석하는 창조적인 활동인 동시에, 우리 외부에 실재하는 객관적인 진리를 추구하는 여정이기도 합니다. 법칙이 인간의 필터를 거쳐 정의된다는 점과 자연에 근본적인 질서가 존재한다는 점은 서로 배타적인 것이 아니라, 과학이라는 거대한 지적 체계를 지탱하는 두 축이라고 할 수 있습니다.

이강영, 홍성욱

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물리학
융합

[강연] 과학에서 '본다'는 것은 무엇인가? | 2017 카오스 토론회 : '과학vs과학철학' 1부 2강 | 1부 ②

과학에서 '본다'는 개념은 단순히 시각적 정보를 수용하는 단계를 넘어 실체적 진실을 탐구하는 과정으로 확장되었습니다. 과거에는 육안으로 확인 가능한 것만을 존재의 증거로 삼았으나, 현대 물리학은 보이지 않는 미시 세계와 거대 우주를 탐구하며 인식의 지평을 넓혔습니다. 이제 본다는 것은 빛의 파장을 이용한 직접적인 관찰을 넘어, 다양한 물리적 상호작용을 통해 대상의 정보를 추출하고 해석하는 고도의 지적 활동으로 정의됩니다. 원자와 같은 미시 입자는 빛의 파장보다 작아 원리적으로 가시광선으로는 볼 수 없습니다. 이를 극복하기 위해 과학자들은 X선이나 전자빔을 활용하여 원자의 정보를 시각화하는 방식을 고안했습니다. 이는 인간의 생물학적 한계를 기술적 도구로 보완한 사례입니다. 중성미자나 블랙홀처럼 전자기 상호작용을 하지 않거나 신호를 주지 않는 존재들 역시, 그들이 주변에 미치는 영향이나 약한 상호작용을 포착함으로써 간접적으로 '보는' 것이 가능해졌습니다. 현대 입자 물리학에서 힉스 보존과 같은 입자를 관측할 때, 과학자들이 실제로 마주하는 것은 화려한 이미지가 아니라 검출기에서 발생하는 전기적 신호와 숫자 데이터입니다. 대중에게 공개되는 입자 궤적 그림은 이해를 돕기 위한 시각적 재구성에 불과하며, 과학적 본질은 오차가 적은 데이터를 정확하게 정의하고 추출하는 데 있습니다. 즉, 과학적 관찰의 핵심은 시각적 형상을 만드는 것이 아니라 신뢰할 수 있는 물리적 수치를 확보하는 과정이라 할 수 있습니다. 과학적 관찰에서 도구의 중요성은 갈릴레오의 망원경 사용 이후 결정적인 전환점을 맞이했습니다. 하지만 도구를 통해 본 것이 항상 객관적인 실재를 보장하는 것은 아닙니다. 갈릴레오가 그린 달의 분화구 그림이나 헤켈의 배아 발생도는 관찰자의 이론적 배경이나 믿음이 투영된 결과물이기도 했습니다. 이는 과학적 관찰이 단순히 렌즈를 통해 들어오는 빛을 수동적으로 받아들이는 것이 아니라, 관찰자의 패러다임에 따라 재구성될 수 있음을 시사합니다. 새로운 관측 기구의 신뢰성을 확보하기 위해 과학자들은 '미세 조정(Calibration)'이라는 과정을 거칩니다. 이미 알고 있는 대상을 새로운 기구로 측정하여 기존의 결과와 비교함으로써 기구의 타당성을 검증하는 것입니다. 전자현미경이나 원자현미경으로 얻은 이미지가 실제 미시 세계의 모습이라고 확신할 수 있는 이유는, 이러한 엄밀한 조작과 검증 과정이 뒷받침되기 때문입니다. 따라서 과학적 '봄'은 기구와 이론, 그리고 실험적 조작이 결합된 복합적인 산물입니다. DNA의 이중나선 구조나 뇌 영상 이미지(fMRI)는 일반인의 눈에는 모호한 형체로 보일 수 있지만, 훈련된 과학자는 그 안에서 유의미한 패턴을 읽어냅니다. 여기에는 고도의 이론적 해석과 암묵지가 개입됩니다. 특히 뇌 영상의 경우, 특정 부위의 활성화는 복합적인 데이터 처리와 해석 과정을 거쳐 도출된 결과물입니다. 이처럼 과학적 이미지는 있는 그대로의 자연을 비추는 거울이라기보다, 이론이라는 렌즈를 통해 정제된 지식의 표현에 가깝습니다. 결국 과학에서 본다는 것은 인간이라는 생물학적 존재가 가진 한계를 극복하려는 끊임없는 시도입니다. 과학자들은 데이터의 객관성을 추구하면서도, 동시에 직접 보고 싶어 하는 인간 본연의 욕구를 지니고 있습니다. 관찰의 과정에는 이론적 합의와 사회적 검증, 그리고 과학자들의 인내와 논쟁이 수반됩니다. 과학적 발견은 자연이 스스로 드러내는 것이 아니라, 인간이 정교한 도구와 이론을 통해 자연과 대화하며 얻어낸 값진 해석의 결과입니다.

이강영, 홍성욱

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물리학
융합

[강연] 양자이론, 과학과 철학 어디에 더 쓸모 있을까? | 2017 카오스 토론회 : '과학vs과학철학' 2부 1강 | 2부 ①

양자역학은 현대 과학에서 가장 난해하면서도 매혹적인 분야로 손꼽힙니다. 우리가 일상에서 경험하는 거시 세계의 물리 법칙과는 전혀 다른 원리로 작동하기 때문이지요. 뉴턴역학이 지배하는 세상에서는 사물의 위치와 속도가 명확하게 결정되어 있지만, 미시 세계의 주인공인 전자나 원자들은 상식적으로 이해하기 힘든 방식으로 존재합니다. 이러한 기묘함은 단순한 과학적 호기심을 넘어, 우리가 세상을 바라보는 근본적인 방식에 의문을 던지게 만듭니다. 과학과 철학이 이 지점에서 만나 치열한 논쟁을 벌이는 이유도 바로 여기에 있습니다. 양자역학의 핵심 개념 중 하나는 바로 '중첩'입니다. 이는 서로 모순되는 두 가지 이상의 상태가 동시에 공존할 수 있음을 의미하는데요. 예를 들어, 고전적인 세계에서는 동전이 앞면이거나 뒷면이어야 하지만, 양자 세계에서는 측정하기 전까지 두 상태가 섞여 있는 상태로 존재할 수 있습니다. 이는 단순히 우리가 어느 쪽인지 모른다는 무지의 문제가 아니라, 물리적으로 두 가능성이 모두 열려 있다는 실재의 문제입니다. 이러한 중첩의 원리는 미시 세계를 이해하는 가장 중요한 열쇠이며, 동시에 우리의 직관을 가장 강렬하게 배반하는 지점이기도 합니다. 중첩 상태에 있던 양자계는 '측정'이라는 행위를 거치는 순간 우리가 익숙한 확정적인 상태로 변화하게 됩니다. 이중 슬릿 실험에서 전자는 관측되지 않을 때 파동처럼 행동하며 두 구멍을 동시에 지나가지만, 어느 구멍을 지나는지 확인하는 순간 입자처럼 행동하며 한쪽 구멍만을 선택하지요. 과학자들은 측정이 대상의 상태를 결정짓는 결정적인 역할을 한다고 설명합니다. 하지만 도대체 무엇이 측정의 본질인지, 그리고 측정 전의 상태는 실재하는 것인지에 대한 질문은 여전히 과학계와 철학계의 뜨거운 감자로 남아 논쟁을 불러일으킵니다. 철학적 관점에서 양자역학은 자연을 이해하는 새로운 '인식의 창'으로 해석될 수 있습니다. 고전역학이 현상을 일대일로 대응시켜 설명하는 방식이라면, 양자역학은 훨씬 더 복잡하고 추상적인 구조를 통해 세계를 서술합니다. 이는 칸트의 인식론과도 깊은 연관이 있습니다. 인간이 외부 세계를 있는 그대로 받아들이는 것이 아니라, 자신이 가진 인식의 틀을 통해 재구성하여 이해한다는 원리와 유사하기 때문이지요. 양자역학은 우리가 사물을 인식하는 과정에 숨겨진 구조를 드러내며, 고전적인 인식론의 한계를 넘어서는 보편적인 틀을 제공해 줍니다. 양자역학의 파동함수가 실제 물리적 실체인지, 아니면 단지 우리가 가진 정보의 집합인지에 대한 논쟁은 매우 중요합니다. 일부 물리학자들은 계산 결과가 실험과 일치한다면 그 이면의 실재 여부에는 큰 관심을 두지 않기도 합니다. 그러나 철학자들은 우리가 받아들이는 정보의 변화가 곧 존재의 변화를 의미하는지 집요하게 묻습니다. 만약 파동함수가 정보에 불과하다면, 측정에 의한 상태 변화는 대상의 물리적 변환이 아니라 우리의 지식 체계가 갱신되는 과정으로 볼 수 있기 때문입니다. 이러한 관점의 차이는 과학을 대하는 태도를 결정짓습니다. 미시 세계와 거시 세계를 가르는 경계에 대한 질문도 끊이지 않고 제기됩니다. 과거에는 단순히 크기의 문제로 치부되었으나, 현대 물리학은 이를 '결어긋남' 이론으로 설명하곤 합니다. 시스템이 외부 환경과 상호작용하며 정보를 밖으로 내보낼 때 양자적 특성을 잃고 고전적으로 변한다는 것이지요. 즉, 거대한 물체는 끊임없이 주변과 상호작용하기 때문에 중첩 상태를 유지하기 어려울 뿐, 원리적으로는 거시 세계에서도 양자역학적 효과가 존재할 수 있습니다. 이는 우주 전체를 하나의 거대한 양자계로 바라볼 수 있는 놀라운 가능성을 열어줍니다. 과학과 철학의 대화는 양자역학이라는 미지의 영토를 탐험하는 데 필수적인 나침반 역할을 수행합니다. 과학이 실험과 수식을 통해 현상을 정밀하게 기술한다면, 철학은 그 결과가 인간의 삶과 인식에 어떤 의미를 갖는지 깊이 있게 성찰하게 합니다. 상대성이론과의 통합이라는 거대한 과제가 남아 있는 상황에서, 우리는 여전히 자연의 궁극적인 진리에 다가가는 여정의 한복판에 서 있습니다. 양자역학이 던지는 질문들은 우리가 당연하게 여겼던 실재와 존재의 의미를 다시 쓰게 하며, 인류의 지적 지평을 끊임없이 확장시키고 있습니다.

김상욱, 이중원

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물리학
융합

[강연] 양자이론은 완벽한가? | 2017 카오스 토론회 : '과학vs과학철학' 2부 2강 | 2부 ②

양자역학은 미시 세계의 물리 현상을 예측하는 데 있어 현존하는 어떤 이론보다 강력한 도구입니다. 하지만 리처드 파인만이나 머레이 겔만 같은 거장들조차 이 이론을 완벽히 이해하는 사람은 없다고 고백할 만큼 그 본질은 신비에 싸여 있습니다. 양자역학은 우리가 사용하는 법은 알지만, 그 이면의 원리는 여전히 당혹스러운 학문으로 남아 있습니다. 이는 단순히 지식의 부족이 아니라, 우리가 세상을 바라보는 근본적인 방식에 대한 질문을 던지기 때문입니다. 양자 세계에서는 관측 전까지 여러 상태가 겹쳐 있는 중첩 현상이 나타납니다. 그러나 관측하는 순간 이 상태는 하나로 결정되는 파동함수 붕괴를 겪게 됩니다. 과학 이론이 연속적인 흐름을 가져야 함에도 불구하고, 측정 과정에서 발생하는 이러한 불연속적인 변화는 양자 이론의 완결성에 의문을 제기하게 만듭니다. 우리가 만나는 실재가 관측 이전의 상태와 어떤 물리적 연관성을 갖는지, 그리고 그 추상적인 파동함수가 실재를 어떻게 대변하는지는 여전히 중요한 논쟁거리입니다. 아인슈타인은 물리 이론이 완전하다면 실재하는 모든 요소가 이론 안에 대응되어야 한다고 주장했습니다. 그는 외부의 교란 없이도 항상 동일한 값을 갖는 성질을 실재성이라 정의하며, 양자역학이 이를 완벽히 설명하지 못한다고 비판했습니다. 반면 보어는 물리량이 측정 장치와의 관계 속에서만 의미를 갖는다고 보았습니다. 이러한 논쟁은 양자역학이 객관적 실재를 그대로 그려내는 이론인지, 아니면 현상을 확률적으로 예측하는 도구에 불과한지에 대한 근본적인 갈림길을 보여줍니다. 인지적 구성주의 실재론의 관점에서는 측정을 정보 전달의 과정으로 이해합니다. 대상이 가진 정보가 인식 주체에게 전달되기 위해서는 물리적 상호작용뿐만 아니라 인지적인 절차가 수반되어야 한다는 논리입니다. 즉, 우리가 이해하는 실재는 인간이 가진 개념 체계와 인식의 틀을 통해 재구성된 결과물일 수 있습니다. 이는 과학 이론이 단순히 자연을 발견하는 것이 아니라, 인간이 세계와 대화하기 위해 만든 합리적인 도구라는 점을 강조하며 인간 중심의 인식론적 가치를 부여합니다. 물리학계에서 널리 받아들여지는 결어긋남 이론은 측정 문제에 대해 다른 해답을 제시합니다. 우주를 관심 대상과 그 외의 환경으로 나눌 때, 정보가 환경으로 빠져나가는 것만으로도 측정은 성립한다는 주장입니다. 여기에는 인간의 의식이나 인지가 개입할 필요가 없습니다. 정보가 시스템 밖으로 나가는 순간 양자적 특성은 사라지고 입자처럼 행동하게 됩니다. 물리학자들에게 우주는 인간의 인식 여부와 상관없이 스스로의 법칙에 따라 작동하는 객관적인 체계로 받아들여집니다. 과학의 역사는 인간이 우주의 중심이 아니라는 사실을 깨달아가는 과정이기도 합니다. 지구가 중심이 아님을 알게 된 천문학의 혁명부터, 인간이 특별한 존재가 아님을 보여준 진화론에 이르기까지 과학은 끊임없이 인간 중심 사고에서 벗어나려 노력해 왔습니다. 양자역학 역시 인간의 직관으로 이해하기 어렵다는 이유로 이론의 완결성을 의심하기보다는, 자연 그 자체가 가진 형식을 있는 그대로 받아들이는 태도가 필요합니다. 인간의 틀에 우주를 가두는 것이 오히려 오만일 수 있기 때문입니다. 과학과 철학의 대화는 세계를 바라보는 서로 다른 창을 제공합니다. 과학이 실험과 수식을 통해 현상의 유용성을 입증한다면, 철학은 그 이론이 우리에게 어떤 의미를 갖는지 성찰하게 합니다. 양자역학을 둘러싼 치열한 논쟁은 결코 결론이 나지 않는 소모적인 싸움이 아닙니다. 오히려 우리가 가진 인식의 한계를 확인하고, 더 넓은 우주의 진리에 다가가기 위한 건전한 긴장 관계를 유지해 줍니다. 이러한 학문적 교류를 통해 우리는 비로소 인간적인 동시에 객관적인 우주의 모습을 그려나갈 수 있습니다.

김상욱, 이중원

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물리학
융합

[강연] 왜 지구인가? (3) _ 이강근, 이상묵 교수 | 2016 가을 카오스 강연 '지구인도 모르는 지구' 1강 | 1강 ③

2006년 야외 지질 조사 중 발생한 불의의 사고는 한 과학자의 삶을 송두리째 바꿔놓았습니다. 전신마비라는 가혹한 현실 앞에서도 이상묵 교수는 절망 대신 과학적 질문을 던졌습니다. 지구가 형성되고 변화하는 과정을 연구하는 지구과학자로서의 배경은 그가 겪은 거대한 변화를 객관적으로 바라보게 하는 힘이 되었습니다. 사고 이전에는 단순히 직업으로서의 과학이었다면, 사고 이후에는 삶을 지탱하고 다시 바라보게 하는 실존적인 도구가 된 것입니다. 사고 직후 겪었던 3일간의 임사체험은 그를 더욱 단단하게 만드는 계기가 되었습니다. 죽음의 문턱에서 경험한 무의식의 세계는 역설적으로 삶에 대한 긍정적인 태도를 심어주었습니다. 죽음을 직접 대면해 본 경험은 세상의 사소한 걱정들로부터 그를 자유롭게 했으며, 논문이나 승진 같은 세속적인 목표보다 존재의 근원적인 의미에 집중하게 만들었습니다. 이러한 정신적 변화는 그가 장애를 극복하고 다시 강단에 서는 데 결정적인 역할을 했습니다. 과학자에게 믿음은 쉬운 선택일 수 있지만, 그는 단순히 믿기보다 알고자 하는 길을 택했습니다. 칼 세이건의 말처럼 '믿고 싶은 것이 아니라 알고 싶다'는 열망은 그를 물리, 화학, 생물학을 아우르는 통합적 탐구로 이끌었습니다. 지구과학적 지식 위에 기초 과학의 원리들을 더해가며 그는 인간이 우주에서 어떤 위치에 있는지, 그리고 우리가 어디까지 이해할 수 있는지를 끊임없이 자문했습니다. 이는 단순한 호기심을 넘어 고난을 이겨내는 지적 뿌리가 되었습니다. 우리의 존재는 138억 년 전 빅뱅으로부터 시작된 기적적인 우연의 연속입니다. 초기 우주에 존재하던 가벼운 원소들은 별의 내부에서 핵융합을 거쳐 철과 같은 무거운 원소로 변모했습니다. 거대한 별이 수명을 다해 초신성으로 폭발하며 자신을 희생한 덕분에, 오늘날 우리 몸을 구성하는 다양한 원소들이 우주에 뿌려질 수 있었습니다. 결국 우리는 모두 별의 먼지에서 태어난 존재들이며, 우주의 역사가 응축된 고귀한 결과물이라고 할 수 있습니다. 지구와 생명은 수십억 년 동안 서로 영향을 주고받으며 공진화해 왔습니다. 약 22억 년 전 출현한 사이아노박테리아의 광합성은 지구 대기에 산소를 공급했고, 이는 바닷속 철과 결합하여 거대한 철광산을 형성했습니다. 만약 이러한 지질학적 변화가 없었다면 인류는 철기 시대를 거쳐 현대 문명으로 나아가지 못했을 것입니다. 우리가 누리는 고등 문명은 지구라는 행성이 특정 시기에 겪은 급격한 변화와 생명 활동이 맞물려 만들어낸 합작품입니다. 지구는 거대한 연료전지와 같습니다. 수십억 년의 시간 동안 지구는 전자 이동을 통해 에너지를 축적해 왔으며, 그 과정에서 석유와 석탄 같은 자원이 만들어졌습니다. 우리가 현재 사용하는 화석 연료는 우주와 지구의 긴 역사 속에서 단 한 번의 복잡한 과정을 거쳐 생성된 소중한 자산입니다. 산업혁명 이후 인류가 이룩한 비약적인 발전은 지구가 오랜 세월 충전해 온 에너지를 짧은 시간 동안 집중적으로 소비함으로써 가능해진 일임을 기억해야 합니다. 드레이크 방정식과 카르다쇼프 척도는 우주에서 고등 문명이 존재할 확률과 그 수준을 가늠하게 합니다. 광활한 우주에서 인류와 같은 고등 문명이 드물다면, 우리의 생존과 번영은 단순한 생물학적 유지를 넘어선 우주적인 사명이 됩니다. 자원 고갈과 환경 파괴라는 위기를 극복하고 더 높은 단계의 문명으로 나아가기 위해서는 합리적인 과학적 사고가 필수적입니다. 인류는 이제 지구라는 요람을 넘어 우주적 관점에서 자신의 역할을 재정의해야 합니다.

이강근, 이상묵

카오스재단카오스강연

지구환경과학

[강연] 응답하라, 작은 것들의 세계여 - 현미경과 미시세계 (4) _김성근 교수 | 2015 가을 카오스 강연 '빛 색즉시공' 5강 | 5강 ④

현미경의 발명은 인류가 생명의 근원을 바라보는 방식을 완전히 바꾸어 놓았습니다. 17세기 로버트 훅은 코르크 조각을 관찰하며 작은 방 모양의 구조에 '세포'라는 이름을 붙였고, 레벤후크는 직접 깎은 렌즈로 미생물의 존재를 처음으로 세상에 알렸습니다. 이러한 발견은 질병이 신의 저주가 아닌 미세한 생명체에 의한 것임을 깨닫게 하는 전환점이 되었습니다. 보이지 않는 미시 세계를 시각화하려는 인간의 끊임없는 열망은 현대 생명 과학의 기초를 다지는 가장 중요한 동력이 되었습니다. 새로운 관측 기술의 등장은 항상 새로운 과학적 발견을 예고합니다. 과학자들에게 혁신적인 기기는 단순히 도구를 넘어 인류의 지식 지평을 넓히는 열쇠와 같습니다. 과거에는 상상조차 할 수 없었던 미시 세계의 역동적인 움직임을 실시간으로 관찰할 수 있게 되면서, 우리는 생명 현상의 본질에 한 걸음 더 다가서게 되었습니다. 첨단 현미경 기술은 보이지 않는 진실을 드러냄으로써 과학의 진보를 이끄는 가장 강력한 무기가 되고 있으며, 이는 미래 과학의 방향을 결정짓는 중요한 요소가 됩니다. 우리가 일상에서 보는 금의 황금색은 원자 하나가 가진 고유한 색이 아닙니다. 개별 원자는 가시광선을 흡수하는 방식이 달라 색이 없다고 볼 수 있지만, 수많은 원자가 모여 상호작용을 시작하면 비로소 특정한 색을 띠게 됩니다. 금 원자가 약 1억 개 정도 모여 일정한 크기를 형성할 때 우리가 아는 찬란한 노란색이 나타나는 것입니다. 이는 물질의 성질이 개별 단위가 아닌 집합체로서의 상호작용을 통해 결정된다는 오묘한 과학적 원리를 잘 보여주는 대표적인 사례라고 할 수 있습니다. 흥미롭게도 물질의 크기를 나노 단위로 쪼개면 우리가 알던 색과는 전혀 다른 모습이 나타납니다. 예를 들어 순금을 나노 입자로 만들면 붉은색 용액으로 변하는데, 이는 표면에서 일어나는 나노 효과인 플라스몬 현상 때문입니다. 귀금속의 가치는 그 영롱한 색에 있지만, 과학적 관점에서 보면 그 색조차 입자의 크기와 배열에 따라 변하는 가변적인 현상일 뿐입니다. 이러한 나노 세계의 특성은 물질을 바라보는 우리의 고정관념을 깨뜨려 주며 새로운 기술적 가능성을 제시합니다. 원자의 내부를 들여다보면 거시 세계의 상식과는 동떨어진 놀라운 광경이 펼쳐집니다. 원자는 대부분 텅 빈 공간으로 이루어져 있으며, 그 질량의 대부분은 아주 작은 원자핵에 집중되어 있습니다. 운동장 한가운데 놓인 모래알 하나가 원자핵이라면 나머지 공간은 전자가 헤엄치는 광활한 빈터와 같습니다. 하지만 이 텅 빈 공간은 전자의 상호작용으로 인해 다른 물질이 쉽게 침범할 수 없는 견고한 경계를 형성합니다. 미시 세계는 이처럼 비어 있음과 가득 참이 공존하는 신비로운 곳입니다. 현대 과학은 이제 인간의 의식과 정신 작용이라는 미지의 영역에 도전하고 있습니다. 과거에는 영혼의 영역이라 여겨졌던 생각과 감정조차 뇌 속 신경세포들의 복잡한 신호 전달 과정으로 이해하려는 시도가 이어지고 있습니다. 뇌 회로를 정밀하게 매핑하는 프로젝트는 인간의 사고 체계가 어떻게 작동하는지 과학적 기반 위에서 규명하고자 합니다. 비록 정신의 모든 비밀을 풀기에는 아직 갈 길이 멀지만, 인지 과학의 발전은 인간에 대한 이해를 새로운 차원으로 끌어올리고 있습니다. 영화 속 아이언맨처럼 새로운 원소를 창조하는 것은 물리 법칙상 매우 어려운 일이지만, 분자의 세계는 여전히 무궁무진한 가능성을 품고 있습니다. 인류는 지난 수십 년간 수천만 개의 새로운 분자를 합성하며 물질의 진화를 이끌어 왔습니다. 과거에 절대 불가능하다고 믿었던 광학적 한계들이 기술의 발전으로 깨졌듯이, 오늘의 과학적 상식 또한 내일의 새로운 발견에 의해 뒤바뀔 수 있습니다. 과학은 고정된 정답을 찾는 과정이 아니라, 끊임없이 질문하며 한계를 극복해 나가는 여정입니다.

김성근, 심상희

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물리학
화학

[강연] 응답하라, 작은 것들의 세계여 - 현미경과 미시세계 (2) _김성근 교수 | 2015 가을 카오스 강연 '빛 색즉시공' 5강 | 5강 ②

우주와 같은 거대한 세계에 대한 호기심은 인간의 유한함을 자각하게 하지만, 작은 세계에 대한 관심은 자연의 작동 원리를 파헤치려는 열망에서 시작됩니다. 복잡한 현상을 낱낱이 분해하여 이해하려는 '환원주의'는 현대 과학의 근간을 이룹니다. 전체를 이해하기 위해 각 부분을 나누어 분석하고 이를 다시 합치는 과정은 복잡한 자연을 단순화하여 연구할 수 있게 해줍니다. 이러한 미시세계 탐구는 단순히 작은 것을 보는 행위를 넘어, 자연의 본질적인 메커니즘을 이해하는 첫걸음이 됩니다. 과거 인류는 흑사병과 같은 질병을 신의 벌이나 나쁜 공기 탓으로 돌리며 초자연적인 현상으로 이해하곤 했습니다. 하지만 현미경의 발달로 병원균의 존재가 드러나면서 인류의 인식은 혁명적인 변화를 맞이했습니다. 보이지 않던 작은 존재들이 질병의 원인임을 깨닫게 되자, 자연 현상을 과학적이고 합리적인 모델로 설명할 수 있게 된 것입니다. 이는 과학과 철학, 종교를 구분 짓는 중요한 계기가 되었으며, 초자연적인 설명 없이도 자연을 온전히 이해할 수 있다는 확신을 인류에게 심어주었습니다. 미시세계를 들여다보는 일은 때로 낯설고 충격적인 시각적 경험을 선사합니다. 마이크로칩을 든 개미의 모습이나 우리 몸속의 작은창자 융모, 시신경 혈관 등은 일상적인 눈으로는 결코 볼 수 없는 정교한 구조를 드러냅니다. 이러한 미세 구조를 관찰하는 것은 단순히 호기심을 충족하는 데 그치지 않고, 질병의 원인을 찾거나 생명 활동의 에너지가 공급되는 과정을 이해하는 등 실질적인 해결책을 제시합니다. 더 작은 것을 보려는 인간의 욕구는 결국 과학적 진보를 이끄는 강력한 동력이 됩니다. 현미경의 성능을 결정짓는 핵심 요소는 가까이 있는 두 물체를 구분해내는 '공간 분해능'에 있습니다. 하지만 광학 현미경은 빛의 회절 현상으로 인해 약 200나노미터 이하의 물체는 관찰할 수 없다는 '회절 한계'라는 벽에 부딪히게 됩니다. 19세기 후반 물리학자 아베가 정립한 이 원리는 오랫동안 광학 현미경의 절대적인 한계로 여겨져 왔습니다. 제아무리 비싸고 정밀한 장비를 사용하더라도 가시광선을 사용하는 한 파동의 원초적인 특성인 회절을 극복하는 것은 불가능해 보였습니다. 광학 현미경의 한계를 극복하기 위해 등장한 대안이 바로 전자 현미경입니다. 전자가 입자인 동시에 파동이라는 성질을 이용해, 에너지를 높여 파장을 짧게 만듦으로써 분해능을 획기적으로 높인 것입니다. 전자 현미경은 광학 현미경이 보지 못했던 원자 수준의 세계를 열어주었지만, 시료 손상과 같은 단점도 존재합니다. 그럼에도 불구하고 과학자들은 여전히 광학 현미경의 가능성에 미련을 버리지 않고 있습니다. 안 된다고 여겨지는 한계를 극복하려는 도전 정신이 과학의 역사를 새로 쓰고 있습니다.

김성근

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물리학
화학

[강연] 별빛이 우리에게 밝혀준 것들 - 태양과 별 (4) _윤성철 교수 | 2015 가을 카오스 강연 '빛 색즉시공' 2강 | 2강 ④

인류는 오래전부터 별의 거대한 에너지를 지구로 가져오려는 꿈을 꾸어왔습니다. 별이 빛을 내는 원리인 핵융합은 방사능 위험이 적고 효율이 높은 궁극의 에너지원으로 꼽힙니다. 하지만 별을 인공적으로 만드는 것은 단순히 재료를 모으는 것 이상의 기술적 난제를 동반합니다. 별은 스스로의 중력으로 거대한 압력과 온도를 유지하며 안정적인 상태를 유지하지만, 지구에서는 그만한 중력을 구현할 수 없기 때문입니다. 따라서 우리는 강한 자기장을 이용해 플라스마를 제어하는 인공 태양 기술에 도전하고 있습니다. 별과 행성은 탄생 과정부터 근본적인 차이를 보입니다. 별은 우주 공간의 가스와 먼지가 중력으로 뭉쳐지며 탄생하지만, 지구와 같은 행성은 별이 형성되고 남은 찌꺼기들이 원반 형태를 이루며 합쳐진 결과물입니다. 지구는 스스로 핵융합 반응을 일으킬 만큼 질량이 크지 않기에 빛을 내는 별이 될 수는 없었습니다. 대신 지구 내부의 방사성 원소가 붕괴하며 내뿜는 열에너지가 화산 활동과 지각 변동을 일으키며 생명체가 살아갈 수 있는 역동적인 환경을 조성해 왔습니다. 외계 생명체의 존재 여부는 천문학계의 영원한 화두입니다. 과학자들은 액체 상태의 물이 존재할 수 있는 '골디락스 존'을 중심으로 탐색을 이어가고 있지만, 이는 지구 생명체를 기준으로 한 보수적인 접근일 수 있습니다. 토성의 위성 타이탄처럼 영하 180도의 메탄 바다에서도 생명체가 존재할 가능성이 제기되고 있으며, 비소를 영양분으로 삼는 박테리아의 발견은 생명의 정의를 확장시켰습니다. 우주는 우리가 상상하는 것보다 훨씬 다양한 형태의 생명을 품고 있을지도 모릅니다. 광활한 우주에서 지적 생명체를 찾는 세티(SETI) 프로젝트는 수십 년간 전파 신호를 추적해 왔습니다. 하지만 아직 명확한 응답을 듣지 못한 현실은 '페르미 역설'이라는 질문을 던지게 합니다. 일각에서는 고도로 발달한 외계 문명이 이미 유기체적 한계를 넘어 기계나 로봇의 형태로 진화했을 가능성을 제시하기도 합니다. 만약 우리가 지적 생명체와 조우하게 된다면, 그들은 우리와 전혀 다른 물리적 메커니즘을 가진 존재일 수도 있습니다. 이는 생명에 대한 우리의 인식을 근본적으로 뒤흔드는 사건이 될 것입니다. 우주의 거대함 앞에 서면 인간은 한없이 작고 허무한 존재처럼 느껴지기도 합니다. 그러나 과학적 관점에서 인간은 결코 우주와 분리된 존재가 아닙니다. 우리 몸을 구성하는 탄소, 질소, 산소와 같은 중원소들은 과거 어느 별의 내부에서 핵융합을 통해 만들어졌고, 그 별이 폭발하며 우주로 퍼져 나간 산물입니다. 즉, 우리는 '별의 먼지'에서 태어난 존재이며, 우리가 죽은 뒤에도 우리를 이룬 원소들은 다시 우주의 순환 속으로 돌아가 새로운 별이나 생명의 재료가 됩니다. 인류가 우주를 이해하기 시작한 역사는 우주의 전체 시간에 비하면 찰나에 불과합니다. 그럼에도 불구하고 우리는 불과 수백 년 만에 우주의 나이와 크기, 그리고 그 기원인 빅뱅의 흔적까지 찾아냈습니다. 이는 지적 생명체로서 인류가 가진 놀라운 탐구심의 결과입니다. 아직 우리가 모르는 암흑 물질이나 암흑 에너지 같은 영역이 훨씬 더 많이 남아 있다는 사실은 과학자들에게 답답함보다는 오히려 연구해야 할 대상이 무궁무진하다는 설렘과 희망을 안겨줍니다. 우리가 지금 이 시대에 태어난 것은 과학적으로 매우 특별한 행운일 수 있습니다. 우주는 계속해서 팽창하고 있으며, 아주 먼 미래에는 은하 사이의 거리가 너무 멀어져 빅뱅의 증거인 우주 배경 복사조차 관측할 수 없게 될 것이기 때문입니다. 만약 그때 인류가 태어났다면 우주의 시작을 영원히 알지 못했을지도 모릅니다. 따라서 지금 우리가 우주의 역사를 읽어내고 그 속에서 우리의 위치를 고민할 수 있다는 사실 자체가 인류에게 주어진 경이로운 기회이자 축복이라 할 수 있습니다.

원종우, 윤성철, 정애리

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천문학

[강연] 빛, 너의 정체는 무엇이냐? - 빛의 본질 (3) _오세정 교수 | 2015 가을 카오스 강연 '빛 색즉시공' 1강 | 1강 ③

19세기 말 물리학계는 뉴턴 역학으로 모든 자연 현상을 완벽히 설명할 수 있다고 믿었습니다. 하지만 분광학의 발전과 미시 세계에 대한 관찰이 시작되면서 기존 이론으로는 설명할 수 없는 현상들이 나타나기 시작했습니다. 특히 원자 단위의 작은 세계에서는 거시 세계의 법칙이 더 이상 통하지 않았고, 이는 새로운 물리학의 탄생을 예고하는 신호탄이 되었습니다. 과학의 발전은 우리가 보지 못했던 영역을 비추며 기존의 완벽해 보이던 체계를 흔들기 시작한 것입니다. 알베르트 아인슈타인은 1905년 광전 효과를 통해 빛이 파동이 아닌 에너지 덩어리, 즉 입자라는 파격적인 주장을 내놓았습니다. 금속판에 빛을 비추었을 때 전자가 튀어나오는 현상은 빛의 세기가 아닌 진동수에 의존한다는 사실을 밝혀낸 것입니다. 당시 학계는 빛을 파동으로 확신하고 있었기에 그의 이론은 쉽게 받아들여지지 않았습니다. 그러나 이 연구는 훗날 아인슈타인에게 노벨 물리학상을 안겨주었으며, 빛에 대한 인류의 인식을 근본적으로 바꾸어 놓았습니다. 1923년 콤프턴 효과 실험은 빛의 입자성을 더욱 확고히 했습니다. X선을 금속에 쏘았을 때 산란되는 빛의 진동수가 변하는 현상은 빛과 전자가 마치 당구공처럼 충돌한다는 가정하에서만 설명이 가능했습니다. 이는 빛이 운동량을 가진 입자처럼 행동한다는 결정적인 증거가 되었습니다. 파동 이론으로는 도저히 이해할 수 없었던 이 현상을 통해 과학자들은 빛이 가진 또 다른 얼굴인 '광자'의 존재를 본격적으로 인정하고 받아들이기 시작했습니다. 빛이 파동이면서 동시에 입자라는 사실은 현대 물리학의 가장 큰 수수께끼 중 하나인 '이중성'의 개념을 탄생시켰습니다. 드브로이는 빛뿐만 아니라 전자와 같은 입자들도 파동의 성질을 가질 수 있다는 혁신적인 아이디어를 제시했습니다. 이는 우리가 사는 거시 세계의 상식으로는 이해하기 힘든 선문답 같은 결론이었지만, 미시 세계를 설명하는 유일한 열쇠였습니다. 결국 빛의 본질은 어느 한쪽이 아니라 상황에 따라 두 가지 모습을 모두 드러내는 신비로운 존재임이 밝혀졌습니다. 이러한 양자역학적 통찰은 단순한 이론적 유희에 그치지 않고 현대 문명의 근간이 되었습니다. 우리가 매일 사용하는 스마트폰과 반도체 기술은 미시 세계의 이중성을 이해하지 못했다면 결코 탄생할 수 없었을 결과물입니다. 또한 양자역학은 우주가 결정론적인 법칙이 아닌 확률에 의해 움직인다는 철학적 전환을 가져왔습니다. 빛의 본질을 탐구하는 과정에서 시작된 이 여정은 고전 물리학의 시대를 넘어 현대 과학의 새로운 지평을 여는 결정적인 계기가 되었습니다.

오세정

카오스재단카오스강연

물리학

[강연] 물질의 기원 (4) - 패널토의 | 2015 봄 카오스 강연 'ORIGIN' 2강 | 2강 ④

우주의 시작은 거대한 에너지의 분출이었습니다. 빅뱅의 순간, 형체도 없던 순수한 에너지는 찰나의 시간 속에 물질과 빛으로 변모하며 우주의 역사를 써 내려가기 시작했습니다. 이 과정에서 탄생한 기본 입자들은 오늘날 우리가 보는 모든 만물의 근간이 되었습니다. 초기 우주의 높은 온도와 밀도 속에서 에너지가 질량을 가진 입자로 응축되는 과정은 현대 과학이 밝혀낸 가장 경이로운 사건 중 하나입니다. 이러한 변화는 단순한 물리적 현상을 넘어, 무(無)에서 유(有)가 창조되는 우주적 오케스트라의 서막과도 같았습니다. 물질의 최소 단위로 알려진 쿼크는 현대 물리학의 핵심적인 연구 대상입니다. 특히 업 쿼크와 다운 쿼크는 양성자와 중성자를 구성하는 가장 중요한 요소로, 이들의 조합에 따라 원자핵의 성질이 결정됩니다. 흥미로운 점은 쿼크가 단독으로 존재하지 않고 강력한 핵력에 의해 서로 묶여 있다는 사실입니다. 아무리 강한 에너지를 가해도 이들을 개별적으로 떼어낼 수 없다는 점은 자연이 설계한 정교한 질서를 보여줍니다. 이는 마치 원자핵이라는 견고한 성벽 안에 갇혀 외부로 나오지 못하는 입자들의 운명을 상징하는 듯합니다. 동양 철학의 노자는 '도가 하나를 낳고, 하나가 둘을, 둘이 셋을 낳아 만물이 된다'고 말했습니다. 이는 현대 과학의 관점에서도 놀라운 통찰을 제공합니다. 빅뱅의 에너지가 빛과 물질로 나뉘고, 다시 양성자, 중성자, 전자의 세 가지 기본 요소로 조합되면서 비로소 우리가 아는 복잡한 세상이 만들어졌기 때문입니다. 피자나 고양이, 그리고 우리 자신에 이르기까지 우주의 모든 존재는 결국 이 세 가지 입자의 변주곡이라 할 수 있습니다. 세 가지 요소가 결합하여 무한한 다양성을 만들어내는 과정은 과학과 철학이 만나는 지점이기도 합니다. 우주 초기에는 물질과 반물질이 거의 같은 양으로 생성되었습니다. 만약 두 물질의 양이 완벽하게 일치했다면, 서로 충돌하여 빛으로 소멸하고 현재의 우주는 존재하지 않았을 것입니다. 그러나 기적적으로 물질이 반물질보다 10억분의 1 정도 더 많이 살아남았고, 그 미세한 차이가 오늘날 우리가 발을 딛고 서 있는 물질 세계를 형성했습니다. 이 신비로운 비대칭성은 과학자들이 여전히 풀고자 노력하는 우주의 거대한 수수께끼 중 하나입니다. 우리가 존재한다는 사실 자체가 10억분의 1이라는 희박한 확률이 만들어낸 결과인 셈입니다. 우리가 단단한 물체를 만질 때 느끼는 감각은 사실 원자와 원자 사이의 직접적인 접촉이 아닙니다. 원자의 내부는 태양계처럼 대부분 텅 비어 있으며, 원자핵은 아주 작은 영역만을 차지하고 있습니다. 우리가 무언가를 '만진다'고 느끼는 것은 손가락 끝의 전자와 물체 표면의 전자가 서로 밀어내는 전기적 반발력과 파울리 배타 원리 때문입니다. 즉, 우리는 우주의 텅 빈 공간 속에서 입자들의 힘이 만들어내는 정교한 상호작용을 촉각이라는 감각으로 해석하고 있는 것입니다. 만짐의 본질은 결국 전자 구름과 전자 구름이 만나는 보이지 않는 힘의 대결입니다. 과학은 끊임없이 더 작은 세계를 탐구하며 물질을 쪼개어 왔습니다. 쿼크와 렙톤이 현재로서는 가장 기본적인 입자로 여겨지지만, 초끈 이론과 같은 현대 물리학은 그 너머의 세계를 수학적으로 그려내고 있습니다. 비록 실험적으로 검증하기에는 기술적 한계가 존재하지만, 과학자들은 자연의 법칙이 단순하고 아름다울 것이라는 믿음을 바탕으로 진리를 추구합니다. 복잡한 현상을 관통하는 하나의 명쾌한 원리를 찾아내는 과정은 과학이 지닌 최고의 미학입니다. 인간의 지성이 도달할 수 있는 한계가 어디인지 묻는 과정 자체가 인류 문명을 발전시키는 원동력이 됩니다. 우주의 기원을 탐구하는 여정은 인간을 겸허하게 만듭니다. 138억 년 전의 뜨거운 가스 속에서 만들어진 입자들이 오늘날 우리의 몸을 구성하고 있다는 사실은 우리가 우주와 연결되어 있음을 상기시킵니다. 과학은 단순히 지식을 쌓는 과정이 아니라, 자연이 남긴 정교한 설계도를 한 장씩 읽어 내려가는 인내의 과정입니다. 완성된 결과물보다 그 속에 담긴 원리와 진화의 과정을 이해할 때, 우리는 비로소 우주라는 거대한 무대의 진정한 의미를 깨닫게 됩니다. 과학적 탐구는 결국 우리가 어디에서 왔으며, 이 거대한 우주 속에서 어떤 존재인지를 찾아가는 끝없는 질문의 연속입니다.

고계원, 김성근, 김희준, 정하웅

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