미술관에 간 물리학자(개정증보판)(미술관에 간 지식인)

◎ 물리학은 예술가들에게 가장 큰 영감을 선사한 뮤즈였다!
물리학은 만물의 이치를 탐구하는 학문이다. 구름은 어떻게 생겨나는가, 우리는 사물의 형태와 색을 어떻게 인지하는가, 소리는 어떤 과정을 거쳐 전달되는가, 끊임없이 자전하는 지구 위에서 어떻게 떨어지지 않고 설 수 있는가……. 물리학자는 이처럼 자연과 우주의 본질을 묻고 답하는 사람들이다. 그리고 '만물의 본질'을 각자의 언어로 파고든다는 점에서 과학자의 길과 예술가의 길은 크게 다르지 않다.
르네상스 시대 예술가들의 뮤즈는 '인문학'이었다. 문학, 역사, 철학, 신학을 토대로 다 빈치, 미켈란젤로, 라파엘로 같은 거장들은 불멸의 작품을 남겼다. 그러나 르네상스 이후 예술가들의 뮤즈는 '물리학'으로 옮겨갔다. 17세기를 기점으로 미술과 물리학은 서로 닮은 궤적을 그리며 나란히 발전해 나갔다.
현대물리학은 '상대성이론'과 '양자역학'이라는 두 축으로 서 있다. 헤세가 말했듯 "태어나려는 자는 하나의 세계를 파괴해야 한다." 20세기 초 등장한 현대물리학은 고전물리학의 체계를 송두리째 흔들며 새로운 세계관을 열었다. 그 출발은 "빛은 입자인가, 파동인가?"라는 근본적인 질문이었다. 17세기 네덜란드의 호이겐스는 빛을 파동으로 보았고, 영국의 뉴턴은 빛을 작은 입자의 흐름으로 보았다. 이 논쟁은 수 세기를 이어갔고, 결국 20세기 양자역학은 빛이 파동이면서 동시에 입자임을 밝혀냈다(320쪽).
빛의 정체를 둘러싼 논쟁이 과학을 진보시킨 것처럼, 미술계에서도 빛을 어떻게 해석하고 표현할 것인가를 두고 수많은 사조가 나타났다. 흥미롭게도 미술에서 빛을 본격적으로 탐구하기 시작한 시기는 호이겐스가 물리학에서 빛 논쟁을 불러일으킨 17세기 네덜란드였다. 렘브란트(100쪽)와 베르메르(129쪽)는 단순한 조명에 불과하던 빛을 그림의 주체로 끌어들였고, 이는 곧 그들의 정체성을 규정하는 화풍이 되었다.
광학의 도움을 받은 인상주의 화가들은 물체의 색이 결국 '빛의 반사와 투과'라는 사실을 이해했다. 그들은 캔버스를 들고 야외로 나가 빛에 따라 시시각각 달라지는 자연을 포착하기 시작했다. 이어 신인상주의, 입체주의, 야수파, 초현실주의, 옵아트 등 다양한 사조가 짧은 기간 동안 연달아 등장하며 미술계는 요동쳤다. 이는 빛의 정체를 밝히기 위해 수많은 새로운 이론이 제시되고 반박되며 발전해 온 현대물리학의 흐름과 맞닿아 있다(326~325쪽).

◎ 이성과 감성의 융합으로 맺은 꽃, 캔버스에서 피어나다!
"누군가는 내 그림에서 시를 보았다고 하지만, 나는 오직 과학만 보았다."
신인상주의 화가 쇠라의 말이다. 그는 그림은 선으로 그려야 한다는 고정관념을 깨고, 광학과 물리학을 집요하게 탐구하며 점묘법을 창안했다. 〈그랑드 자트 섬의 일요일 오후〉 한 점을 완성하기 위해 2년 동안 40여 점의 스케치와 20여 점의 소묘를 남겼다. 캔버스를 가득 채운 작은 점들은 물리학적 계산과 실험의 결과였다(177쪽).
잭슨 폴록은 물감을 흘리고 튀기며 온몸으로 그림을 그렸다. 물감의 흐름은 우연과 겹침의 산물이었고, 이는 양자역학의 핵심 개념인 '불확정성 원리'를 떠올리게 한다. 입자의 위치와 속도를 동시에 정확히 알 수 없다는 이 원리는, 초기 조건을 알아도 미래 상태를 완벽히 예측할 수 없음을 말한다. 무질서가 늘어나는 방향으로 흐르는 엔트로피 법칙처럼, 폴록의 그림은 무질서 속에서 오히려 자연을 가장 진실하게 재현한다(274쪽).
고흐는 생전에 단 한 점의 그림밖에 팔지 못했다. 숨 쉬듯 그림을 그렸으나, 작품을 팔지 못한 화가는 궁핍할 수밖에 없었다. 종이 살 돈도 부족해 그림 뒷면에 그림을 그렸고, 모델 살 돈이 없어 자신을 모델 삼아 거울을 보고 자화상을 그렸다. 고흐의 연인 세가토리는 모델이 되어 가난한 고흐 앞에 섰다. 그렇게 탄생한 그림이 〈카페에서, 르 탱부랭의 아고스티나 세가토리〉다. 광학 기술이 발전해 엑스선, 적외선, 테라헤르츠파 등 다양한 파장대의 빛이 미술품 분석에 활용되고 있다. 반 고흐 미술관이 이 그림을 엑스선으로 촬영했더니, 놀랍게도 밑그림에서 다른 여인의 얼굴이 나타났다! 가난한 고흐는 캔버스를 재사용했다. 영원히 묻힐 뻔한 그림이, 빛 덕분에 되살아난 것이다(392쪽).

◎ 학계가 추천하고, 독자가 사랑한 《미술관에 간 물리학자》
'빛'에서 '인공지능'까지 더 확장된 주제를 담아 개정증보판 출간!
《미술관에 간 물리학자》는 2020년 첫 출간 이후 학계와 교육계, 그리고 수많은 독자로부터 지지를 받아왔다. 과학기술정보통신부 우수과학도서, 한국출판문화산업진흥원 세종도서, 서울대 과학영재교육원 추천도서 등으로 선정되는 영예를 안으며 오랜 시간 과학 분야의 스테디셀러로 자리매김했다.
이번 개정증보판은 물리학의 오랜 탐구 대상인 '빛'에서부터, 과학기술계는 물론 개인의 삶까지 근본적으로 흔들고 있는 '인공지능'에 이르기까지, 더욱 확장된 주제를 예술 작품을 통해 조명한다. 〈수태고지〉를 통해 빛의 굴절·분산·반사가 만들어낸 무지개의 비밀을 풀어내고(146쪽), 〈겐트 제단화〉와 우리 그림 〈해학반도도 10폭 병풍〉, 〈도시풍경(태평성시도)〉을 통해 나무와 숲을 동시에 보고자 하는 상반된 열망을 충족하기 위한 과학자들이 고안한 '현미경 바느질'을 조명한다(248쪽). 밀레, 뭉크, 고흐가 각각 남긴 〈별이 빛나는 밤〉을 통해 별의 일생과 은하 충돌이라는 우주의 드라마를 비춘다(352쪽).
또한 인공지능이 예술과 과학의 접점에 던진 충격을 다룬다. 2020년, 인공지능 프로그램에 몇 개의 키워드만 입력해 생성된 이미지 〈스페이스 오페라 극장〉이 권위 있는 미술전에서 1위를 차지하며 뜨거운 논쟁을 불러일으켰다. 이어 2024년 노벨 물리학상은 인공지능 발전에 기여한 공로를 인정해 존 J. 홉필드와 제프리 E. 힌튼에게 돌아갔다. 논란의 중심에 선 〈스페이스 오페라 극장〉과 한국 근대기 화가 이인성의 〈아리랑 고개〉, 고구려 무용총의 〈수렵도〉 등을 통해, 인공지능이 만들어 갈 미래 사회와 인간 창조성의 의미를 되짚어본다(402쪽).
빛의 본질을 탐구하던 물리학에서 출발한 '파동'이 화가에 이르러 사람들의 마음을 요동치게 만드는 예술이 되었다. 이 책은 물리학과 미술의 상호작용으로 잉태된 작품을 통해 현대물리학을 풀어낸다. 물리학자의 시선으로 그림을 바라볼 때, 우리는 전혀 새로운 감동을 경험하게 될 것이다.

개정판 머리말 _ 빛의 파도 끝에 열린 미술관
머리말 _ 물리학은 예술가들에게 가장 큰 영감을 선사한 뮤즈였다!

Chapter 1. 빛으로 그리고 물리로 색칠한 그림
ㆍ 그때 태양에 무슨 일이 있었던 걸까?
: 피테르 브뢰헬, 〈새덫이 있는 겨울 풍경〉 | 소빙하기
ㆍ 흔들리는 건 물결이었을까, 그들의 마음이었을까?
: 오귀스트 르누아르, 〈라 그르누예르〉 · 클로드 모네, 〈라 그르누예르〉 | 파동과 간섭
ㆍ 오키프를 다시 태어나게 한 산타페의 푸른 하늘
: 조지아 오키프, 〈흰 구름과 페더널 산의 붉은 언덕〉 | 레일리 산란과 미 산란
ㆍ 신을 그리던 빛, 인류의 미래를 그리다
: 마르크 샤갈, 성 슈테판 교회 스테인드글라스 | 퀀텀닷과 나노입자의 과학
ㆍ 원자와 함께 왈츠를! "쉘 위 댄스?"
: 오귀스트 르누아르, 〈물랭 드 라 갈레트의 무도회〉 | 포논과 포톤의 물리학
ㆍ 하늘 표정을 그리고 싶었던 화가
: 존 컨스터블, 〈건초 마차〉 | 구름 생성 원리와 구름상자
ㆍ 아무것도 아닌 나를 그리기까지
: 렘브란트 반 레인, 〈웃고 있는 렘브란트〉 | 빛의 방향에 따른 광선
ㆍ 서양화에는 있고 동양화에는 없는 것
: 신윤복, 〈단오풍정〉 | 빛과 그림자
ㆍ 평면의 캔버스에서 느껴지는 공간감의 비밀
: 요하네스 베르메르, 〈우유 따르는 여인〉 | 원근법과 카메라 옵스큐라
ㆍ 무지개, 빛의 신비를 그리다
: 얀 반 에이크, 〈스태고지〉 | 굴절·반사·분산이 만든 자연 예술

Chapter 2. '과학'이라는 뮤즈를 그린 그림
ㆍ 얼마나 멀리서 보아야 가장 아름답게 보일까?
: 조르주 쇠라, 〈그랑드 자트 섬의 일요일 오후〉 | 빛의 본질과 본다는 행위의 과학
ㆍ 화폭에 담긴 불멸의 찰나
: 클로드 모네, 〈건초더미, 지베르니의 여름 끝자락〉 | 프레넬 법칙
ㆍ 사랑의 빛깔
: 마르크 샤갈, 〈나와 마을〉 | 영-헬름홀츠의 삼색설
ㆍ 볼 수 없는 것을 그리다
: 바실리 칸딘스키, 〈노랑 빨강 파랑〉 | 음파와 중력파
ㆍ 작은 우주를 유영하는 생명들
: 구스타브 클림트, 〈아델레 블로흐 바우어Ⅰ〉 | 빛의 파장 한계와 브라운 운동
ㆍ 반발하는 만큼 더 견고하게 응집하는 색
: 빈센트 반 고흐, 〈노란 집〉 | 보색대비
ㆍ 나무도 보고 숲도 보고자 하는 열망
: 얀 반 에이크, 〈겐트 제단화〉 | 부분과 전체
ㆍ '일요일 화가'의 꿈
: 앙리 루소, 〈잠자는 집시〉 | 전자기유도현상

Chapter 3. 슈뢰딩거의 고양이가 그린 그림
ㆍ 무질서로 가득한 우주 속 고요
: 잭슨 폴록, 〈가을 리듬(No. 30)〉 | 엔트로피와 열역학 제3 법칙
ㆍ 흐르는 시간을 멈출 수 있다면
: 살바도르 달리, 〈폭발하는 라파엘의 머리〉 | 핵물리학
ㆍ 상상이 과학을 만났을 때
: 르네 마그리트, 〈데칼코마니〉 | 메타물질
ㆍ 불가사의한 우주의 한 단면
: 파블로 피카소, 〈아비뇽의 처녀들〉 | 양자역학과 양자 체셔 고양이
ㆍ 태어나려는 자는 한 세계를 파괴해야 한다
: 블라디미르 쿠쉬, 〈해돋이 해변〉 | 불확정성의 원리와 슈뢰딩거의 고양이
ㆍ 춤추는 원자들
: 앙리 마티스, 〈춤 Ⅱ〉 | 원자모형, 음의 높낮이와 파동
ㆍ 낮은 차원의 세계
: 피에트 몬드리안, 〈빨강, 파랑, 노랑의 구성〉 | 낮은 차원의 물질과 탄소 동소체
ㆍ 별이 빛나는 밤의 과학
: 장 프랑수아 밀레, 〈별이 빛나는 밤〉 | 별의 일생과 은하 충돌

Chapter 4. 물리학으로 되돌린 그림의 시간
ㆍ 〈모나리자〉를 다 알고 있다고 자신할 수 있는가?
: 레오나르도 다 빈치, 〈모나리자〉 | 빛의 파장과 침투깊이
ㆍ 나치까지 속인 희대의 위작 스캔들
: 요하네스 베르메르, 〈편지를 읽는 여인〉 | 테라헤르츠파 분석
ㆍ 빛을 비추자 나타난 그림 속에 숨겨진 여인
: 빈센트 반 고흐, 〈카페에서, 르 탱부랭의 아고스티나 세가토리〉 | 다양한 빛을 이용한 비파괴 검사
ㆍ 우리는 앞으로도 미술관을 사랑할 것이다
: 제이슨 앨런, 〈스페이스 오페라 극장〉 | 인공지능이 지배하는 세상에서 그림 보기
ㆍ 그림 속 미스터리를 풀다
: 빈센트 반 고흐, 〈해바라기〉 | 첨단 과학 기술을 이용한 그림 분석
ㆍ 그림의 시간을 되돌리는 자
: 레오나르도 다 빈치, 〈최후의 만찬〉 | 미술품 복원

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서민아 이화여자대학교 물리학과를 졸업하고, 서울대학교 물리천문학부에서 '빛과 물질의 상호 작용'에 관한 연구로 박사 학위를 받았다. 미국 로스앨러모스 국립연구소 연구원, 한국과학기술연구원(KIST) 및 고려대학교 융합대학원을 거쳐 현재는 서강대학교 물리학과 교수로 재직 중이다. 주요 연구 주제는 테라헤르츠 광학과 나노 과학이다.
전 세계 미술관을 누비고 수많은 명화를 만나며, 르네상스 이후 예술가들에게 가장 큰 영감을 선사한 뮤즈(muse)가 '물리학'이라는 깨달음을 바탕으로 쓴 《미술관에 간 물리학자(2020)》가 2020년 과학창의재단 우수과학도서 및 한국출판문화산업진흥원 세종도서로 선정된 바 있다. 이후 전통 회화 기법을 벗어난 인상주의 화가들의 등장과 현대물리학 발전의 기폭제가 모두 '빛'이었다는 사실에 주목해, 과학에서의 빛과 미술에서의 빛을 함께 탐구해 나가는 《빛이 매혹이 될 때(2022)》와 과학자와 예술가를 꿈꾸는 이들을 위한 에세이《우리는 매 순간 빛을 여행하고(2023)》를 펴냈다.
예술가들과 협업해 최신 과학 연구 성과를 예술 작품을 통해 전달하는 기획 전시 〈사용된 미래展(2019)〉, 〈재난 감각展(2020)〉, 〈데이터 정원展(2022)〉에 참여했다(수림문화재단과 한국과학기술연구원 공동 주최). 2024년 '세계 빛의 날' 강연을 포함해, 여러 대학과 연구소 등에서 '과학과 예술의 융합'을 제로 강연을 하고 있다.