출판사 서평
아직까지 해결되지 못한 과학의 12가지 문제를 통해
과학이 주는 지적 즐거움을 만끽한다!
과연 생물의 진화를 증명할 수 있을까?
블랙홀을 관찰할 수 있을까? 뱀장어의 번식지는 어디일까?
성性이 존재하는 이유는 무엇일까? 몸과 마음은 하나일까?
삼라만상을 하나의 방정식으로 설명할 수 있을까?
▼ 과학의 미해결 문제란?
미해결 문제라고 하면 미궁에 빠진 범죄사건을 떠올리는 사람이 많을 것이다. 그러나 이 책에서 다루는 것은 과학 영역의 미해결 문제다. 수학뿐 아니라 과학 영역 전반에 걸쳐 풀리지 않은 미해결 문제...
아직까지 해결되지 못한 과학의 12가지 문제를 통해
과학이 주는 지적 즐거움을 만끽한다!
과연 생물의 진화를 증명할 수 있을까?
블랙홀을 관찰할 수 있을까? 뱀장어의 번식지는 어디일까?
성性이 존재하는 이유는 무엇일까? 몸과 마음은 하나일까?
삼라만상을 하나의 방정식으로 설명할 수 있을까?
▼ 과학의 미해결 문제란?
미해결 문제라고 하면 미궁에 빠진 범죄사건을 떠올리는 사람이 많을 것이다. 그러나 이 책에서 다루는 것은 과학 영역의 미해결 문제다. 수학뿐 아니라 과학 영역 전반에 걸쳐 풀리지 않은 미해결 문제는 산적해 있다.
우리가 흔히 알던 것이라고 생각하던 것들, 혹은 너무도 당연해서 생각조차 하지 못했던 것들에 아직도 해결되지 않은 비밀이 숨겨 있다면? 하다못해 뱀장어가 어디에서 알을 낳는지도 몰라 제대로 양식에 성공하지 못하고 있다면? 날이 추워지면 앓곤 하는 감기조차 완치 방법이 없고 감기약은 다만 열을 내리는 해열제와 항생제일 뿐이라면? 과학과 의학이 발달했다는 현대를 살아가며 인간은 알 수 있는 것은 어디까지인지 새삼 의심스러워진다.
아직 풀리지 않은 과학의 미해결 문제에는 일반인들이 이해할 수도 없을 만큼 복잡한 이론과 수식 혹은 실험이 필요한 경우도 있다. 그러나 이 책에서 다루고 있는 문제들은 우리가 한 번쯤은 들어본 주제들이다. 푸앵카레라든가 리만과 같은 사람의 이름은 낯익고, 타임머신이나 블랙홀은 너무 자주 접해서 오히려 현실성이 떨어질 정도다. 초끈이론도 신문이나 과학 뉴스를 눈여겨보는 사람이라면 접해봤을 것이다. 하지만 학교에서 배웠던 진화론 역시 아직은 해결된 것이 아니라고 한다면, 우리가 알고 있는 지식은 그다지 대단한 것이 아닌 것만 같다.
물론 이런 과학의 미해결 문제들을 알지 못한다고 해서, 그 비밀이 밝혀지지 않았다고 해서, 살아가는 데 문제가 있거나 곤란하지는 않다. 그러나 아직 풀리지 않은 과학 영역의 미해결 문제를 살펴봄으로써 과학의 참재미를 알아갈 수 있지 않을까?
▼ 과학과 수학으로 모든 것을 해결할 수 있는가?
미국의 고등학교 수학 시간에 다루는 ‘소파 옮기기 문제’는 미해결 문제가 과연 어떤 것인지 엿볼 수 있게 한다. 직각으로 꺾인 폭 1미터의 복도가 있다고 할 때 그 복도를 통과할 수 있는 최대 면적의 소파를 찾는 문제다. 소파를 세워서 이동할 수 없고 바닥에 놓은 채 끌고 가야 한다는 조건이다.
단순하게 생각하면 정사각형, 직사각형, 삼각형 등의 모양을 한 소파를 떠올리겠지만, 어떤 모양이어야 한다는 제한은 없다. 그렇다면 반원 모양일 수도 있고, 반원을 변형한 모양의 소파일 수도 있다는 말이다. 이렇게 여러 가지로 계산하면 생각보다 훨씬 다양한 답이 나온다.
그렇다고 이제껏 나온 답 중에 가장 큰 값이 정답이라고는 할 수 없다. 앞으로 더 큰 값이 나오지 말란 법이 없기 때문이다. 그렇다면 더 큰 값이 없다는 것을 증명해야 하는데, 아직은 컴퓨터로도 계산해낼 수 없다고 한다. 결국 이 문제는 미해결 문제로 남아 있다.
어떻게 보면 이제껏 우리는 오해하고 있었는지도 모른다. 미해결 문제란 일부 학자들이나 다룰 수 있는, 수백 년 넘게 이어져온 난제만을 가리키는 것이 아니다. 미해결 문제는 이처럼 우리의 일상생활에도 널려 있다. 이를 미해결 문제로 인식하고 해결하기 위해 도전하는 것은 단지 과학자들의 몫만은 아닐 수도 있다는 말이다.
물론 우리의 교육 현장에서는 이처럼 ‘정답’이 없는 문제를 가르치지는 않는다. 특히 수학과 과학 문제는 이미 해결된, 그래서 정답이 정해진 내용만을 가르친다. 그래서 우리는 과학과 수학으로 무엇이든 해결할 수 있는 것처럼 생각하곤 한다. 그러나 명확히 해명된 사실은 극히 일부분이고, 그것을 학교에서 배울 뿐이다. 사회를 비롯하여 이 세상은 아직도 미해결 문제로 가득 차 있다. 이제부터라도 주변의 미해결 문제에 주의를 기울인다면 세상을 바라보는 눈이 조금은 달라지지 않을까.
▼ 미해결 문제에 미친 과학자들
이 책에 등장하는 과학자와 수학자 들은 흔히 말하는 천재다. 누구보다도 똑똑하고, 평범한 사람들은 상상도 할 수 없을 만큼 엄청난 능력을 지니고 있다. 그러나 어떤 사람은 미해결 문제에만 매달리다가 생을 마감하기도 했고, 현실의 끈을 놓아버리기도 했으며, 미해결 문제를 해결하고도 부와 명예를 물리치고 세상을 등지기도 했다. 그만큼 미해결 문제에 도전한다는 건 쉽지 않은 일이다. 그러나 아직도 풀지 못한 문제를 해결하기 위한 전 세계의 과학자들이 도전은 거듭되고 있다.
학교에서 배웠거나 뉴스에서 접한 과학자들 말고도, 과학 분야에서 놀라운 업적을 쌓았으면서도 이제껏 알지 못했던 과학자들을 만나는 것도 이 책의 소소한 재미다. 잘 알려진 과학자이지만 알려지지 않았던 일화들을 살짝 맛보는 것도 숨겨진 매력이다. 책을 통해 주변에서 쉽게 만나기 어려운 천재들의 모습을 엿보는 재미를 누려보길 바란다.
▼ 왜 미해결 문제인가?
사실 살면서 몰라도 그다지 상관없는 과학의 미해결 문제들을 살펴볼 필요가 있을까? 이 책의 공동 저자인 마루야마 아쓰시는 그 점에 대해 어릴 적 자신을 떠올리며 이렇게 설명한다. 끝없는 질문으로 부모님을 곤란하게 만들자 부모님은 그를 도서관으로 이끌어주셨고, 그는 도서관에 가득 꽂힌 책을 보면서 답을 찾겠다고 의욕을 불살랐다. 그리고 지금은 그때의 도서관 풍경을 떠올리며 자신의 천직이 연구임을 확신한다. 그는 어릴 적 도서관이 좋았던 이유가 원하던 책을 발견했을 때의 감동, 그 책을 읽고 난 후의 성취감보다는 책을 찾아다니던 설렘 때문이었다고 설명한다. 그런 의미에서 과학의 진수는 역시 미해결 문제에 있다는 것이다.
학교에서 배우는, 답이 밝혀진 과학은 미해결 문제를 다루기 위한 준비 과정이었을지도 모른다. 과학은 훈련이 필요한 즐거움이고, 이 책은 그 훈련을 짧게 맛보며 과학의 즐거움을 만끽해볼 수 있는 시도가 될 것이다. 물론 이 책에서 다루는 문제는 과학의 수많은 미해결 문제 중 극히 일부분에 지나지 않지만.
아마도 미해결 문제를 평범한 사람들이 해결하긴 어려울 것이다. 그러나 어릴 적 호기심으로 책장을 넘겼던 것처럼, 그렇게 이 책을 읽고 과학의 즐거움을 맛볼 수 있다면 그것만으로도 우리의 삶은 조금 풍성하지 않을까.

그러나 ‘빅6’가 사실이라면 지금까지의 대멸종과는 다른 점이 있다. 멸종의 원인이 자연 환경의 변화뿐 아니라 인간에게도 있다는 것이다. 인간은 자연 환경의 일부이면서도 적극적으로 자연 환경을 영향을 끼치는 최초의 종이 아닐까? 똑같이 환경에 영향을 미친다면 지구에 어떤 일이 일어나고 있는지 정확히 알고, 과학적으로 올바른 방법으로 자연과 더불어 살아가야 한다. - 본문 58쪽

과학에서는 ‘직접’ 보는 것이 매우 중요하다.
먼저, 이론이나 방정식으로 ‘이런 것이 있을 것 같다’고 예측한다. 다음으로는 ‘아무래도 그런 것이 있는 것 같다’는 간접적인 결과가 나온다. 그러나 최종적으로 그것을 보고 사진으로 촬영하는 것이 중요하다. 결정적인 증거 사진이 있어야 비로소 누구나 납득하기 때문이다.
블랙홀이라고 하면 머릿속에 떠오르는 이미지 때문에 어느 천문학자가 직접 촬영했으리라고 생각하지는 않는지? 아직 인류가 블랙홀의 윤곽을 본 적은 없다. 알고 있는 것 같지만, 의외로 아는 것이 없다. 블랙홀은 어떤 의미에서 과학의 전형적인 미해결 문제다. - 본문 71쪽

실뱀장어가 잡히지 않으면 현재로선 양식은 불가능하다. 실뱀장어가 감소한 이유로는 ‘남획’을 들 수 있다. 물론 해류가 변해서(엘니뇨 등) 뱀장어 새끼가 넓은 바다에서 미아가 되었을 가능성도 있다(이를 사멸회유라고 한다). 그러나 사멸회유는 뱀장어에게는 새로운 생활 영역을 발견할 기회이기도 하다. 생각해보면, 고대부터 뱀장어는 그렇게 해서 살아남았을 것이다.
그렇다고는 해도 이런 식으로 실뱀장어가 감소하면 머지않아 뱀장어는 환상의 식재료가 될지도 모른다. 수산자원인 뱀장어를 지키기 위해 우리가 할 수 있는 것은 뱀장어의 환경보전이다. 우선, 천연 뱀장어를 보호하고 양식 뱀장어만 식용으로 한다. 즉 실뱀장어의 숫자를 늘리기 위해 부모가 될 천연 뱀장어를 지키는 것이 중요하다.
- 본문 124쪽

인간은 ‘개인의 죽음’에서 벗어날 수 없다. 불로불사는 현재로선 불가능하기 때문에 개체에는 반드시 탄생부터 죽음이라는 라이프사이클이 있다. 그 도중에 생식을 통해 종족을 잇는 것이 많은 생물이 지닌 ‘성’이라는 시스템이다. 그러나 생식 없이 다음 세대를 만들 수 있다면 ‘성’의 의미는 약해질 것이다.
그런 의미에서 노벨상을 수상한 교토대학 야마나카 신야山中伸彌 교수의 유도다능줄기세포iPS의 발견은 흥미 깊은 기술이다. SF소설 같은 이야기로, 기술적으로는 이미 유도다능줄기세포로 만든 난자와 정자를 인공수정시켜서 복제 동물을 만들 수 있다. 이미 쥐를 사용한 실험에도 성공했다.
그러나 지금으로서는 시험관에서 아기를 만들 수는 없다. 제대로 성장하려면 대리모가 필요하다. 또, 정자와 난자를 유도다능줄기세포로 만들기 위해서도 대리 난소와 정소에서 성숙시켜야 한다. 난소와 정자는 유도다능줄기세포에서 원시생식세포(난자와 정자가 되기 직전의 선조세포―옮긴이)를 준비할 수는 있지만, 지금으로서는 성숙한 난자와 정자를 완성시키려면 자연의 생명 시스템이 없어서는 안 된다. - 본문 161쪽

여기에서 드디어 ‘42’에 관한 이야기로 돌아간다. 브리스톨대학의 키팅과 스네이즈라는 양자물리학자는 다이슨의 발견 후 오랫동안 수학자들을 고민하게 만든 ‘42’를 이끌어내는 공식을 발견했다. 소수를 전문으로 연구하는 수학자가 아닌, 원자핵을 연구하는 물리학자가 발견한 것이다.
《은하수를 여행하는 히치하이커를 위한 안내서》에 등장하는 우주의 비밀을 쥐고 있는 ‘42’라는 숫자는 SF소설을 뛰어넘어 지금은 수학자와 물리학자의 ‘소수와 우주’를 해명하는 열쇠를 쥐고 있는 듯하다.
언젠가 리만 가설이 해결되어 소수가 우주 법칙의 근저에 있다는 것이 밝혀질지도 모른다. 우주까지 지배하는 리만 가설. 생각할수록 심오한 난제가 아닌가. - 본문 178쪽

목차
들어가며
0. 미해결 문제란 무엇인가?_소파 옮기기
1. 커피 잔은 도넛이 될 수 있을까?_푸앵카레 추측
2. 대멸종은 왜 일어날까?_대멸종
3. 블랙홀을 관찰할 수 있을까?_블랙홀
4. 생물의 진화를 증명할 수 있을까?_진화론
5. 시간여행은 가능할까?_타임머신
6. 뱀장어는 어디에서 번식할까?_뱀장어
7. 양자를 측정하는 것이 가능할까?_불확정성 원리
8. 성性은 왜 존재할까?_성性
9. 소수는 어떤 패턴을 가지고 있을까?_리만 가설
10. 마취약은 어떻게 작용할까?_마취
11. 몸과 마음은 하나일까?_몸-마음 문제
12. 삼라만상을 하나의 방정식으로 설명할 수 있을까?_초끈이론
에필로그
참고문헌
사진출처
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