이런 과학 처음이야

탈모 고민부터, 빛의 속도를 지나 기후 위기 시대의 미래까지
물리학자가 선사하는 '무심히 지나친 과학'의 재발견
아침에 눈을 뜨고 저녁에 잠자리에 들 때까지, 우리의 일상은 온통 과학에 둘러싸여 있다. 우리가 사용하는 물건에 담긴 첨단 과학기술에 관한 이야기가 아니다. 우리의 생활 습관, 주식 투자나 여행지 등의 선택, 심지어 애인과의 만남과 남들과 달라 보이고 싶다는 힙스터 식 욕망에도 과학의 이야기가 스며 있다. '저기 어딘가 먼 곳'이 아닌 바로 우리 옆에 과학은 항상 숨 쉬고 있다.
이 책의 저자인 삼성전자 반도체 연구원이자 물리학 박사인 이한결은 이처럼 우리 주변을 둘러싸고 있으나 미처 알아차리지 못하고 '무심히 지나친 과학' 이야기를 전한다. 연구실에서 밤을 새우며 실험 결과를 기다리던 중 탈모의 기준을 계산해본 에피소드로 시작하는 이 책은 게임이론과 통계학, 빛의 속도와 우주의 종말, 힙스터의 정체와 유사과학 문제까지 우리를 둘러싼 세상 모든 일을 과학의 시선으로 바라보고 해석한다.
이 책은 별다른 궁금증 없이 일상을 보내는 관성을 거슬러 다른 시각과 생각으로 세상을 바라보고 파고들려는 어느 호기심 많은 과학자의 엉뚱한 수다로 가득하다. 어렵고 복잡하지만 결코 우리 삶과 떨어뜨릴 수 없는 과학, 하지만 과학의 언어를 통하면 우리가 온종일 마주치는 모든 것이 훨씬 흥미롭게 설명될 수 있다. 직선처럼 정답을 향해 달려가는 숙제가 아니라 곳곳의 일상의 틈새에서 새어 나오는 진리의 빛을 탐색하고 둘러보는 여행으로 삼을 때 삶은 더욱 풍요로워진다. 그리고 저자의 말마따나, "정답을 아는 사람보다 궁금한 사람이 먼저 그 틈새를 들여다본다."

"이상한 사람이 아니라, 물리학자예요"
누구나 궁금하지만 아무도 하지 않는, "그 계산 제가 한번 해봤습니다!"

이 책을 쓴 이한결 박사는 늘 "이게 왜, 어떻게 되는 거지?"라는 의문을 품으며 살아왔다. 누구나 쉽게 지나치는 문제도 한 번 더 고민하고 많은 일들을 그대로 받아들이지 못한다. 그래서인지 이 책에서 저자는 누구나 한 번쯤 의문을 품었지만 생각의 끈을 잇지 않고 놓아버리는 문제를 집요하게 파고드는 모습을 보여준다.
초등학생 시절 '뿌리 찾기' 숙제를 하며 품었던 '나의 조상은 몇 명일까?' 하는 궁금증을 저자는 박사가 된 뒤에도 잊지 않고 파고든다. 부모님은 2명, 조부모님은 4명, 증조부모님은 8명... 한없이 늘어나는 숫자를 계산해보니 조선시대 초기에 저자의 조상이 100만 명이 있어야 한다는 값이 나온다. 이는 '조상 역설'이라는 오랜 과학의 주제이기도 하다. 역설의 해답은 유전학으로 이어진다.
체중 조절은 대부분 현대인의 스트레스 요인이다. 건강 때문이든 미학적 이유 때문이든 많은 이들이 살을 빼려고 한다. 저자는 식사를 조절하고 운동을 하는 어려운 방법 말고 쉬운 방법을 찾아 '계산'해봤다. 먼저 얼음 섭취와 등산. 얼음을 녹이기 위해 우리 몸은 열을 빼앗기고, 고도가 높아지면 중력이 감소하기 때문이다. 저자의 계산에 따르면 햄버거 하나의 칼로리를 상쇄하려면 얼음을 3.3킬로그램 삼켜야 하고, 에베레스트산에 오르면 체중이 0.3퍼센트나(?) 감소한다. 또 다른 해결책은 에너지를 낮추는 것이다. 에너지는 질량이다. 우리 몸을 이루는 원자의 결합 에너지를 감소시켜 질량 자체를 줄이면 된다. 혹은 고도가 낮은 곳에 있을수록 에너지가 줄고 그러면 질량이 줄기 때문에 퍼텐셜에너지를 낮추면 된다. 서 있을 때보다 누워 있어야 한다. 아침에 일어났을 때 몸이 무거운 과학적 이유다.
이렇게 엉뚱한 상상으로 시작해 끝까지 밀어붙이는 저자는 결국 마음의 평화를 찾기 위한 질문에 닿는다. 9장 '물리학자가 지옥에 갈 확률'에서 저자는 신의 존재 여부와 신앙 문제를 확률 게임으로 풀어본다. 신을 믿어야 할지, 말아야 할지를 통계역학과 복잡계 이론까지 들먹이며 따져보고, 재산이 얼마나 많아야 지옥에 갈지 '계산기를 두드려본' 뒤 결론을 내린다. 저자는 지옥에 갈 걱정을 할 필요가 없단다.

과학자의 눈에 비친 세상은 이토록 다채롭다
문학에서 역사, 경제와 예술의 경계를 넘나드는 지식의 향연
이 책에는 '잊고 지내던 과학자의 마음'을 다시 깨워줄 엉뚱한 생각들이 모여 있다. 우리는 일상에서 누구나 작은 과학자다. 그러한 사소한 일상에서 건져내는 이야기에 저자는 과학뿐 아니라 온갖 영역의 지식을 버무린다.
저자는 친구들과 온라인 게임을 하면서 느꼈던 답답함을 통해 독자들에게 '빛의 속도'와 '정보의 속성'에 대한 지식을 제공하고, 남들과 같은 것을 거부하는 힙스터 철학을 이야기하면서 '베이즈 통계학'의 기본 개념을 설명한다. 또한 모히또 한 잔 하러 떠난 몰디브에서는 기후 변화를 걱정하는 데 그치지 않고 상변화와 밀도의 관계도 살펴본다. 내기와 도박에 관해 이야기하면서 주식시장의 금융공학과 무작위성의 성질을 살피고 저자 자신의 주식 투자 경험을 이야기하면서 꽃가루의 브라운운동을 설명한다.
텔레비전에서 유행하는 연애 프로그램을 보며 일종의 '짝짓기 프로그램'이라 할 수 있는 게일-섀플리 알고리즘을 떠올리고, 나아가 인류가 외계인과 만날 가능성을 따져본 드레이크 방정식을 적용해 평생의 배우자를 만날 확률을 계산한다. 엔트로피와 우주의 열적 죽음에 대한 비교적 어렵게 느껴지는 이야기는 고대 그리스 비극으로 시작해 아이작 아시모프의 작품으로 끝맺으면서 누구나 쉽게 이해할 수 있게 풀어준다.
이처럼, 응집물질물리학을 전공한 박사이자 반도체 연구원인 저자의 이야기를 따라가다 보면 자신도 모르게 수많은 과학 지식을 쌓게 된다. 또한 저자의 관심사가 과학의 영역에만 갇혀 있지 않기 때문에 역사와 경제, 문학, 생물학 등 다양한 분야의 지식도 맛볼 수 있다.

들어가는 말

1부 요즘 것들의 물리학
1 대머리의 수학적 정의
2 빛의 속도는 충분히 빠른가?
3 요즘 것들이 버릇없는 과학적인 이유
4 힙스터에 관한 수학적 고찰
5 쉬운 체중 감량법, 상대성 이론을 곁들인
6 나는 왜 여자친구가 없을까?

2부 과학의 오지랖에는 한계가 없다
7 '눈에는 눈, 이에는 이'의 과학적 정당성
8 눈먼 돈을 버는 방법
9 물리학자가 지옥에 갈 확률
10 돈을 건 내기에서 늘 이기는 방법
11 족보의 진실
12 역사에 이름을 남기는 방법
13 인공지능은 역사학자의 꿈을 꾸는가?

3부 과학자가 멸망에 대처하는 방법
14 과학자를 화나게 하는 방법
15 멍청함의 팬데믹을 막는 방법
16 인류 멸망에 대비한 부동산 투기법
17 얼음물과 몰디브 여행
18 데우스 엑스 마키나
19 어느 물리학자의 묘비명
20 몬테카를로의 도박사

참고문헌

이한결 물리학 박사, 반도체 연구원. 과학을 오래 사랑해서 생각이 조금 독특해진 사람. 어릴 적 과학책만 골라 읽던 책벌레로 자랐고, 그 영향으로 일상의 평범한 것들 앞에서도 많은 생각을 하게 되었다. 항상 "이게 왜, 어떻게 되는 거지?"를 먼저 떠올리며, 네비게이션이 알려주는 길조차 과연 최적화가 된 결과인지 한 번 더 고민하는 편이다.
이런 생각과 고민에 답을 찾기 위해, 서울대학교에서 물리학 관련 학?석?박사 학위를 받았으며 응집물질물리학을 전공했다. 이후 UC버클리에서 재료공학을 연구했다. 현재는 삼성전자에서 반도체 연구원으로 일하고 있다.
여전히 과학, 수학, AI, 음악, 그리고 온갖 잡다한 지식에 관심이 많으며, 이 책이 과학적 사고를 통해 익숙한 일상을 새롭게 바라보는 시간을 건네길 바라고 있다.