사람은 실수하고 과학자는 인내한다!

“아무리 실험을 많이 해도 내가 옳다는 것을 보여 줄 수는 없다. 하지만 단 한 번의 실험으로 내가 틀렸다는 것을 보여 줄 수는 있다.”_아인슈타인

“경험이란 간단히 말해서 인간이 실수에 붙인 이름이다.”_오스카 와일드

“과학은 실수투성이인데, 그 실수를 통해서 한발 한발 진실에 가까워질 수 있다.”_쥘 베른

 

《과학의 우주적 대실수》는 과학계의 어이없는, 어마어마한, 의미심장한 실수와 실패의 에피소드를 모아 소개하는 책이다. 과학이 오늘날과 같은 발전을 이루기까지 과학자들이 저지른 어처구니없는 실수 때문에 어떤 해프닝이 있었는지, 그리고 그런 실수들을 어떻게 바로잡고 수습했는지 살펴본다. 그 과정에서 과학자들이 저지른 뒷목 잡을 만큼 어이없는 실수들이 과연 쓸모없기만 했는지 돌아보게 한다.
물리학과 천체물리학 박사인 루카 페리와 이탈리아를 대표하는 만화가 투오노 페티나토의 합작품으로, 딱딱하지 않고 유머러스한 텍스트와 코믹하고 익살스러운 카툰 형식의 그림이 조화롭게 어우러져 있는 책이다. 재미있는 과학적, 역사적 상식을 듬뿍 담은 것은 물론, 실수나 실패를 두려워하지 않고 꾸준히 꿈과 희망을 펼치라는 메시지를 함께 담았다.
여러분이 만약 과학자가 되고 싶다면 먼저 총천연색으로 파란만장하게 실수할 것이라고 마음 먹으시라! 그리고 부모님께도 일단 경고를 날려서 마음의 준비를 시켜 주시길!

 

실수를 통해 쌓아올린 과학의 눈부신 발전
작고 가벼운 노트북 컴퓨터가 불과 몇 십 년 전에는 한 방을 가득 채울 만큼 거대한 컴퓨터였다. 1960년대 아폴로 11호가 달에서부터 지구에게 메시지와 이미지를 전송하기 위해 만든 것이 오늘날 우리가 매일 사용하고 있는 핸드폰이다. 이렇게 굉장히 빠른 시간 안에 인류의 과학은 눈부신 발전을 해왔다. 이러한 과학의 놀라운 업적을 들라고 하면 수도 없이 많을 것이다. 하지만 엄청난 오류, 또는 과학적 실수의 예를 들어보라고 한다면 떠오르는 것이 있을까? 과학을 공부했거나 과학에 지대한 관심이 있는 사람이 아니라면 거의 모를 것이다.
이탈리아 과학 오디션 프로그램 ‘프레임랩’에서 최종 우승자로 뽑힌 천체물리학자인 루카 페리는 과학사 속에서 난다 긴다 했던 과학자들이 저지른 우주적 대실수에 초점을 맞췄다. 저자 루카 페리는 과학을 잘 이해하기 위해 과학의 실수에 대해 이야기하는 것이 도움이 된다고 주장한다. 때때로 심각한 실수에서부터 어마어마한 발견을 할 수 있기 때문이다. 우리가 알고 있는 인류사의 위대한 과학자 아인슈타인 또한 실수에서 많은 것을 발견했다. 아인슈타인도 많은 실수를 했고 그 실수를 인정하는 걸 부끄러워하지 않았다.
과학 연구는 수많은 실수들의 집합체다. 계산을 완전히 틀린 적도 있고, 실험 실수도 많았고, 가설이나 이론들이 틀렸다는 것을 수십 년이 지나서야 알게 된 적도 있었다. 그렇지만 실수하니까 사람이고, 실수는 과학자들의 명성에 먹칠하지 않는다. 이러한 이유로 루카 페리는 수많은 과학자들이 짧게는 몇 년, 길게는 몇 십 년 동안 연구했던 파란만장한 실수의 과학사를 펼쳐 보여 준다. 그러면서 그 속에서 과학의 발전이 이뤄질 수 있었다고 말한다.
과학의 발전은 대체 어떤 실수담들을 담고 있을까?

터무니없는 실수담 1, 2 : 화성의 줄무늬와 ‘중합수’의 발견!
이탈리아 밀라노 브레라 천체관측소의 조반니 스키아파렐리는 최연소 관측소장으로 고대 천문학과 소행성 연구를 하고 있었다. 1877년 어느 날 저녁 스키아파렐리는 우연히 망원경으로 화성 표면에서 어떤 줄무늬와 고리 들을 발견했다. 시간의 경과에 따라 줄무늬가 바뀌는 것을 확인했고 계절이 바뀌면 줄무늬가 커지기도 하고 작아지기도 해서 스키아파렐리는 그 줄무늬를 화성의 자연적인 운하라고 생각했다. 그는 13년 동안 연구한 뒤 그 발견에 관한 긴 논문을 발표했다. 하지만 오랜 노력이 아깝게도 망원경 렌즈에 있던 어떤 결함으로 생성된 착시 현상이었다. 그 줄무늬들은 실제로 존재하지 않았던 것이다.
1962년 러시아 과학자 니콜라이 페디야킨은 물의 특성을 연구하고 있었다. 어느 날 1밀리미터도 안 되게 가는 석영관에 물을 응집했는데 관 속에 두 개의 물방울이 위아래로 겹쳐져 있는 것을 발견했다. 아래 있는 것은 물이었는데 그렇다면 위에 있는 것은 무엇일까? 페디야킨은 수증기, 물, 얼음 외 물의 네 번째 형태를 발견했다고 흥분했다. 페디야킨의 논문을 읽은 모스크바 과학 아카데미의 물리화학 연구소장이었던 보리스 블라디미로비치 데르자긴은 이를 놓치고 싶지 않았다. 그래서 페디야킨을 불러 연구팀을 꾸려 주었다. 데르자긴은 이 물을 ‘변칙적인 물’ 혹은 ‘물Ⅱ’라고 명명하고는 영국 과학 국제회의 때 자신의 연구인 것처럼 발표를 했다. 그 뒤로 영국과 미국의 수많은 과학자들이 이를 연구하기 시작했고 세계적인 과학자 존 데즈먼드 버널은 이를 ‘세기의 발견’이라고 했다. 미국 과학자들은 이 물질의 이름을 ‘중합수’라고 정했다. 10여 년 동안 수많은 과학자들이 중합수를 연구하면서 조금씩 중합수에 대해 의심을 하기 시작했다. 중합수는 염소와 나트륨에 진하게 오염된 지극히 평범한 물이라는 연구 결과들이 나왔다. 1973년 데르자긴은 ‘중합수는 존재하지 않는다는 것을 인정한다.’는 논문을 눈물을 머금고 발표했다. 그는 최초로 실수한 사람은 자기가 아니라 페디야킨이라는 말도 잊지 않았다.

터무니없는 실수담 3, 4. : 에테르 이론과 아인슈타인의 ‘우주 상수’
갈릴레오 갈릴레이부터 덴마크 천문학자 올레 뢰머, 네덜란드 수학자이자 천문학자인 크리스티안 하위헌스 등 수많은 과학자들이 빛의 속도를 재기 위해 다양한 노력을 했다. 우리가 알고 있는 빛의 속도값과 가장 유사한 답을 찾아낸 사람은 크리스티안 하위헌스였다. 그는 빛이 파동과 같아서 어떤 매체를 통해 전파되며, 이는 마치 바닷물의 파도나 공기 중의 소리와 같다고 확신했다. 그는 빛에 필요한 매체를 ‘에테르’라고 이름 붙였다. 에테르는 아주 미세한 입자로 구성되어 있으며 우주 전체에 가득하다고 주장했다. 에테르 이론은 하위헌스의 혁신적인 이론이었다. 그 뒤로 수많은 과학자들이 에테르 이론을 연구했는데 앨버트 에이브러햄 마이컬슨은 동료 에드워드 윌리엄스 몰리와 함께 ‘간섭계’라는 장치를 만들어 연구한 끝에 에테르 바람의 증거를 전혀 찾지 못했다. 마이컬슨과 몰리는 에테르가 어떻게 만들어지는가를 이해하는 데 필요해서 만든 장치로 에테르란 존재하지 않는다는 것을 증명한 셈이 되었다.
실수를 저지른 과학자 중 천재 과학자 아이슈타인도 빠질 수 없다. 아이슈타인은 1905년 인류 물리학의 새로운 장을 열게 한 6개의 논문을 발표했다. 광전효과, 브라운운동, 특수상대성이론 등 물리학 역사상 빛나는 업적으로 기록될 연구들이었다.
1936년 아이슈타인은 중력파가 없음을 증명해야겠다고 생각했다. 중력파는 본인 스스로 20년 전에 존재한다고 예측했던 것이다. 하지만 다행히도 아이슈타인은 자신의 생각이 실수였다는 걸 금방 알아챘다. 덕분에 물리학자들은 한 세기 내내 중력파를 찾는 데 몰두했고 2015년 드디어 중력파를 직접 검출하는 데 성공했다.
아이슈타인의 큰 실수들 중에는 우주 상수가 있다. 아인슈타인은 우주는 움직이지 않는다고 철석같이 믿었다. 아이슈타인은 방정식에 하나의 상수를 도입하고, 우주 상수라고 이름을 붙였다. 우주가 뻥 터지지 않을 정도의 반중력 힘으로 작용하도록 하는 것이다. 하지만 에드윈 허블은 은하계가 서로서로 멀어져 가고 있다는 것을 발견했다. 이로써 우주가 움직이지 않는다고 했던 모든 사례들이 부정되었다. 아이슈타인이 자신의 방정식에 넣어서 우주를 안정시키는 역할을 했던 우주 상수는 갑자기 존재 이유를 잃어버렸다. 아인슈타인은 우주 상수를 가장 큰 실수라고 인정하고 방정식에서 삭제했다.

실수 또한 과학의 한 부분, 삶의 한 조각
이 책은 과학자들이 저지르는 어이없는 실수를 적나라하게 때로는 유머러스하게 들려준다. 루카 페리는 그러한 과학자들의 실수가 바탕이 되었기 때문에 인류는 더 놀랍고도 확실한 업적을 획득할 수 있었다고 주장한다. 과학자들은 실수가 아무리 크더라도 과학의 한 부분이라는 것을 잘 안다. 그리고 과학 분야뿐만 아니라 무언가 잘못된 것을 아는 것은 옳은 것을 알기 위해 꼭 필요한 일이다. 발전은 확실성을 축적하는 데 있는 것이 아니라 실수를 하나하나 없애는 데 있다. 그렇게 해서 찾아낸 작은 발견은 ‘지식’이 되기 때문에 중요하다.
또 이 책에는 우주 항공 분야를 비롯하여 물리학과 천체물리학의 연구가 없었더라면 오늘날 사용하지 못했을 기술들을 다양하게 보여 준다. 밸크로와 고어택스, 전자레인지처럼 생활에서 쓰이는 유용한 제품들과 방사선 사진, 단층촬영 등 의학계에서 꼭 필요한 장치들은 대체로 우주항공기를 만들기 위해 개발된 기술로 만들어진 제품들이다.
이 책은 과학 이야기를 하고 있지만 인생에서 가장 많은 실수를 저지르는 어린이, 청소년기의 아이들에게 실수는 더 나은 발견을 위한 발판이라는 것을 깨닫게 해주며, 한편으로 위대한 과학자들의 실수를 통해 의외의 위안을 받을 수 있을 것이다.