신사와 그의 악마(어나더 사이언티스트)

★19세기의 프로메테우스, 현대 물리학의 아버지로 불리는 제임스 클러크 맥스웰의 국내 유일 단독 평전
★케임브리지에서 물리학을 공부한 과학 분야 베스트셀러 작가 브라이언 클레그 집필
★뉴턴의 『프린키피아』를 번역한 과학 전문 번역가 배지은 번역

"맥스웰, 그와 더불어 과학의 한 시대가 끝나고 또 한 시대가 시작되었다"
_알베르트 아인슈타인

"19세기의 가장 의미 있는 사건은 맥스웰의 전기역학 법칙 발견일 것이다. 이것과 비교하면 같은 세기에 일어난 미국 남북전쟁은 단지 지역적으로 일어난 하찮은 사건에 불과하다."
_리처드 파인먼

"맥스웰이 없었다면 아인슈타인은 좌초했을 것이고, 수학 모형에 전적으로 의존하는 양자물리학은 절대 탄생하지 못했을 것이다."_본문에서


"나는 뉴턴의 어깨가 아니라, 클러크 맥스웰의 어깨 위에 서 있다."
현대의 우리도 그렇다
1922년 아인슈타인이 영국 케임브리지 대학을 방문했을 때 초청자가 '아인슈타인이 위대한 업적을 이룬 것은 뉴턴이라는 거인의 어깨 위에 있었기 때문'이라고 말하자, 아인슈타인은 정정했다. "아닙니다. 저는 맥스웰이라는 거인의 어깨 위에 있습니다."
아인슈타인이 연구실에 걸어 두었던 세 명의 과학자 초상화 중 하나도 맥스웰이었다(나머지 둘은 뉴턴과 패러데이). 리처드 파인먼은 맥스웰의 전기역학 법칙 발견을 19세기에 일어난 가장 중요한 사건으로 꼽았다. 19세기의 프로메테우스, 현대 물리학의 아버지로 불리는 맥스웰은 이처럼 아인슈타인과 파인먼을 비롯한 물리학자들의 영웅이었다.
하지만 과학자가 아닌 일반인 중에 맥스웰을 아는 사람은 많지 않다. 현재 서점에서 판매하는 책 중에 한국어로 된 맥스웰 단독 평전이 없다는 사실도 의아한 일이다. 우리가 누리고 있는 현대 문명 대부분이 맥스웰의 업적에 기대고 있다는 점을 생각하면 더욱 이해하기 어렵다. 게다가 맥스웰이 뿌린 씨앗은 지금도 인공지능과 로보틱스라는 이름으로 무럭무럭 자라고 있다. 현재와 미래의 과학과 기술을 알고 싶다면 맥스웰부터 시작해야 한다.

색 삼각형에서 방정식의 모나리자 맥스웰 방정식까지,
종횡무진 위대한 성과를 낳은 맥스웰의 과학적 직관과 통찰 속으로
뉴턴의 운동방정식 F=ma가 고전역학을 대변한다면, 4개의 식으로 정리된 맥스웰 방정식은 전자기역학을 대변한다. 전기와 자기의 모든 작용을 나타내면서 동시에 빛의 본질을 담고 있는 맥스웰 방정식은 '방정식의 모나리자'로 불릴 만큼 아름다운 식으로 손꼽힌다. 이 식은 어떻게 탄생했을까?
책에는 이 아름다운 방정식이 완성되기까지의 과정이 상세히 담겨 있다. 맥스웰은 뛰어난 직관력으로 패러데이의 힘선 개념의 중요성을 누구보다 먼저 알아차리고, 전기와 자기의 상호작용을 나타내는 기계적 모형을 고안했다. 기계 모형을 수학적으로 서술하는 방법을 모색하면서 벡터를 공부하고 말장난을 하며 연산자의 이름을 고민하는 모습은 비범하면서도 유쾌한 맥스웰의 성품을 잘 보여 준다. 저자는, 전자기의 기초를 제공한 에든버러의 교육과 교육과정은 전통에 머물러 있었지만 수학을 강조한 케임브리지의 교육, 빅토리아 시대의 공학 한 스푼과 칸트의 철학, 그리고 이 모든 것을 아우른 맥스웰의 과학적 직관과 통찰이 맥스웰 방정식을 탄생시켰다고 말하는 것 같다.
맥스웰은 이 밖에도 색 지각의 원리와 빛의 삼원색을 알아냈고, 토성의 고리와 복사압을 설명했으며, 광학, 열역학, 통계역학의 발전에 크게 기여했다. 또한 최초의 캐번디시 교수이자 캐번디시 연구소의 첫 소장으로서 연구소 건립을 관리 감독하고 연구소의 기틀을 마련했는데, 캐번디시 연구소는 전자 발견, 양성자 발견, DNA 구조 규명 등 과학사의 획을 긋는 연구로 현재까지 28명의 노벨상 수상자를 배출했다. 48년이라는 짧은 생애 동안 한 사람이 이룬 것이라고는 믿기 힘든 성과다.
맥스웰은 19세기 스코틀랜드에서 영주의 아들로 태어났지만, 목가적인 환경의 글렌레어 영지에서 성장하며 농장 아이들과 자유롭게 어울렸고 평생 소박한 생활을 유지했다. 맥스웰의 가족은 빅토리아 시대의 엄격한 사회 분위기와는 달리 형식과 격식에 얽매이지 않는 유연한 사고방식을 지녔으며 집안에는 늘 유머가 넘쳤다. 자연에 대한 호기심과 관습에 얽매이지 않은 자유로운 사고는 맥스웰의 가장 큰 자산이었을 테다.

"나는 악마다! 이제부터 나의 창조자를 만나 보기로 하자"
흥미로운 구성과 유머 가득한 문장, 삶과 과학을 잘 엮어 짠 탄탄한 전기를 읽는 재미
책은 본문과 부록에 해당하는 '악마의 막간'으로 이루어져 있다.
본문은 탄생에서 죽음까지, 맥스웰의 행적을 따라간다. 특히 평생의 친구이자 맥스웰의 첫 전기 작가이기도 한 고전 문학 교수 루이스 캠벨, 역시 평생의 친구로 때론 교수 자리를 두고 맥스웰과 경쟁하기도 했던 물리학자 피터 테이트, 맥스웰보다 7살 연상이지만 친구처럼 우정을 유지했던 당대의 셀럽 물리학자 윌리엄 톰슨(켈빈 경), 이 세 명의 친구와 주고받은 격의 없는 편지는 유쾌하고 '너드미' 넘치는 맥스웰의 모습을 있는 그대로 생생하게 느끼게 해 준다. 한편으론 자잘한 일상에서부터 깊이 있는 학문적 고민까지 함께 나누는 친구들의 우정이 부럽기도 하고, 건강한 청춘들의 모습을 보는 것만으로도 기분이 좋아진다. 저자의 말처럼 "그런 사람과 친구가 된다면 대단히 기뻤을 것" 같다.
악마의 막간에서는 맥스웰의 악마가 화자로 활약하며 맥스웰의 과학을 이해할 수 있는 기초 지식과 흥미로운 '뒷담화'를 제공한다. '악마'는 열역학 제2법칙이 통계적 법칙임을 보이기 위해 맥스웰이 고안한 사고실험의 주인공이다. 악마의 막간에서 악마는 자신(악마)의 탄생에서부터 2016년 빛 펄스를 이용한 실험에 이르기까지, 악마의 좌절과 도전도 그려 낸다. 그 과정에서 맥스웰이 탄생시킨 열역학적 악마가 어떻게 정보 이론, 양자역학과 결합해 정보 악마, 양자 악마로 재탄생했는지 살펴볼 수 있다.

[옮긴이의 말]
방정식이나 상수의 이름 앞에 형용사로만 남은 과학자를 이 땅 위에 살았던 같은 인간으로서 만나 보는 건 언제나 흥미로운 일이다. 이 책이 그려 낸 맥스웰은 사진이나 초상화 속 '엄격·근엄·진지'한 표정의 고리타분한 신사가 아닌, 호기심 많고 유머러스하며 새로운 현상에 눈을 반짝이던 유쾌하고 젊은 신사다. … 반가웠던 건 맥스웰뿐만이 아니다. 지난 100여 년 동안 말없이 문만 여닫던 맥스웰의 악마는 드디어 이 책에서 목소리를 얻고 내레이터로서의 역할을 톡톡히 해낸다. 게다가 속절없이 사라진 줄만 알았던 악마는 맥스웰의 아이디어를 실현해 보려는 사람들의 노력과 통찰에 의해 여전히 명맥을 이어 가고 있었다. 악마의 끈질긴 생명력과 존재감도 놀라웠지만, 언뜻 단순해 보이는 아이디어 하나가 이렇게 확장되어 물리학의 근본을 파고드는 것을 지켜보는 것도 흥미진진했다. 그런 의미에서 보자면 우리 인류에겐 맥스웰의 악마도 그의 방정식만큼이나 소중한 유산일지도 모르겠다. (게다가 그 까칠한 성격은 어쩌면 그리도 매력적인지!)

[먼저 읽은 아마존 독자들의 추천]
"지금까지 읽은 전기 중 가장 창의적으로 서술된 책이다. 맥스웰의 일대기 외에도 패러데이가 맥스웰에게 남긴 심오한 영향과 맥스웰이 후대의 학자들, 즉 아인슈타인과 파인먼에게 남긴 영향도 아우르고 있다. 유익한 독서였다."_John Suykerbuyk

"맥스웰이 어떻게 이론을 발전시켰는지 그 과정뿐 아니라 이론 자체에 대한 소개도 좋았다."_Amazon Kunde

"맥스웰의 생애와 그가 이룬 과학적 혁신이 잘 어우러져 있다. 맥스웰이 비교적 이른 나이에 죽지 않았다면 또 어떤 업적을 남겼을지 궁금해진다. 천재성에 매료된 모든 이들에게 이 책을 강력 추천한다. 위대한 과학자에 대한 잘 쓰인 철저한 초상화!_Douglas White

추천의 글 6
[악마의 막간 I] 악마, 소환되다 15
1장. 태도는 조금 투박할지 몰라도 19
에든버러와 글렌레어 ㆍ 아카데미 ㆍ 젊은 수학자 ㆍ 성직자와 시골 지주 ㆍ
대학 생활 ㆍ 특별한 빛 ㆍ 케임브리지로 가는 길
[악마의 막간 II] 전기가 자기를 만날 때 51
2장. 가장 독창적인 젊은이 75
트리니티에 다가가다 ㆍ 사도가 되다 ㆍ 고양이와 운율 ㆍ 랭글러 ㆍ
색각 ㆍ 진짜 원색 ㆍ 특이한 무능력 ㆍ 패러데이의 장을 수량화하다 ㆍ
노동자들의 권익을 위해 ㆍ 새로운 목적지
[악마의 막간 III] 원자는 실재하고 열은 움직인다 115
3장. 젊은 교수 125
분열된 도시 ㆍ 그분 강의는 끔찍했어요 ㆍ 고리의 제왕 ㆍ 애버딘에서의 생활 ㆍ
에 푸르 시 무오베 ㆍ 통계가 우리를 구원하리라 ㆍ 새로운 가족 ㆍ
'영국 당나귀'를 들이다 ㆍ 애버딘을 떠나며
[악마의 막간 IV] 악마, 도전장을 던지다 167
4장. 런던 대모험 179
킹스의 과학 ㆍ 연구소에 색을 입히다 ㆍ 전자기가 역학으로 ㆍ 맥스웰의
전자기 공 ㆍ 소용돌이와 유동바퀴 ㆍ 비유의 힘
[악마의 막간 V] 악마, 스타가 되다 205
5장. 빛을 바라보며 213
유연한 셀의 힘 ㆍ 에테르 안의 파동 ㆍ 빛을 바라보며 ㆍ 한 사람이 짊어지기엔
너무 무거워 ㆍ 런던 대박람회
6장. 수에 의한 과학 231
점성 엔진 ㆍ 입체경과 관 ㆍ 저항의 표준 ㆍ 전기 저항의 속도 ㆍ 시각적 지원
없는 전자기의 홀로서기 ㆍ 수학적 종탑 안에서 ㆍ 새로운 물리학 ㆍ
아름다운 방정식 ㆍ 모든 것에서 벗어나
[악마의 막간 Ⅵ] 악마, 좌절하다 267
7장. 영지에서 273
글렌레어에서의 삶 ㆍ 점성으로 돌아가다 ㆍ 와인 상인의 배터리 ㆍ 조절기를
만나다 ㆍ 4차원을 생각하다 ㆍ 학자의 삶
8장. 케임브리지가 부른다 293
캐번디시 커넥션 ㆍ 좀 다른 교수 ㆍ 마지막 집 ㆍ 새로운 실험실과 현대 물리학 ㆍ
느린 출발 ㆍ 실험실의 여성들
[악마의 막간 VII] 악마의 기억이 도전을 받다 319
9장. 마지막 연구 325
책 그리고 빛의 힘 ㆍ 캐번디시의 논문들 ㆍ 지나가는 공상 ㆍ 갑작스러운 종말
[악마의 막간 VIII] 악마, 또 다른 날의 싸움을 위해 살아가다 337
10장. 맥스웰의 유산 343

옮긴이의 글 351
미주 355
연표 372
찾아보기 374

브라이언 클레그 (Brian Clegg)
영국 랭커셔 로치데일에서 태어났다. 케임브리지 대학교에서 실험물리학을 전공했으며, 현재는 www.popularscience.co.uk의 편집자로 일하고 있다. 과학 분야의 베스트셀러 작가이자 대중 연설가로서 《옵서버》, 《네이처》, 《월스트리트 저널》을 비롯한 여러 잡지와 신문에 칼럼과 리뷰를 썼고, 40권이 넘는 과학책을 집필했다. 그의 책은 독일어, 스페인어, 포르투갈어, 중국어, 일본어, 폴란드어, 노르웨이어, 인도네시아어 등 여러 언어로 번역되었다. 국내에는 『그림으로 보는 모든 순간의 과학』, 『산만한 건 설탕을 먹어서 그래』, 『세상을 보는 방식을 획기적으로 바꾼 10명의 물리학자』, 『한 권으로 이해하는 양자물리의 세계』 등 10여 종의 책이 소개되었다. 현재 그는 아내와 쌍둥이 아이들과 함께 윌트셔에 살고 있다. 글을 쓰지 않을 때는 음악에 시간을 쏟고 있으며, 특히 튜더 왕조와 엘리자베스 시대 교회음악 연주에 애정을 품고 있다.