영화 <인터스텔라> 를 보고 증폭되는 궁금증에 따라 인터넷 검색은 계속 되다. 계속해서 상대성이론 관련 다큐멘터리들을 많이 찾아보게 되었다.

그리고 찾아낸 것은 “빛의 물리학”

충격적이었다. 어떻게 이런 사실을 모르고 살 수 있었을까? 난 고등학교 때 뭘 했을까?

고등학교 때 가장 존경하고, 좋아하는 선생님이 물리 선생님이었는데 물리에 대해 아는 건 전혀 없었다는 사실이 이제 와서 안타까웠다.

어린 시절 빛이 다른 물질과는 다른 것에 대해 궁금해하기는 했었는데 왜 물리책에서 그 내용을 찾아볼 생각은 안해본 것일까? 그 시절, 위 6부작 다큐멘터리를 봤다면 물리학자로 진로를 바꾸고, 수학도 정말 열심히 공부했을 거라는 생각이 들 정도로 충격적인 내용이었다. 이런 건 줄 알았으면 진작에 많이 공부를 했을 것을…

그리고 중고등학교 교과 과정에 심히 문제가 있다고 생각해본다. 도대체 뭘 가르쳐주는 거야? 뭘 가르쳐주는 지를 말하고 가르쳐줘야 되는데 그냥 가르쳐주기만 하니 뭘 배우는지 몰라서 다 필요 없는 건 줄 알았잖아.

그렇게 가르치니 TV 에서 앞 뒤 다 짜르고 대학은 필요없다 하고, 자기 꿈이 있으면 고등학교도 자퇴하라는 말이나 하고… 요즘은 가르치는 좀 바뀌었는지 모르겠다.

어쨌든 이 다큐멘터리 빛과 물리학을 보고 나니 물리학이라는 것이 실험을 통해 확인하기는 어려운 내용들이라 상상을 통해 가정을 세우고, 수학으로 증명한다니… 수학으로 맞는 내용이면 결국 맞는 내용이니 어쩌면 물리학은 상상력의 끝판왕, 정말 매력적인 학문이다. 다른 학문들도 이런 매력이 있는 학문들일 것이라는 예상이 든다.

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“빛의 물리학” 은 6부작으로 아래와 같이 구성되어 있다.

1부 – 빛과 시간 특수상대성 이론
2부 – 빛과 공간 일반상대성 이론
3부 – 빛의 추적자
4부 – 빛과 원자
5부 – 빛과 양자
6부 – 빛과 끈

위의 제목과 같은 내용들을 다루고 있으며, 감히 이건 이렇고, 저건 저렇다고 말하기에는 모든 내용을 완벽히 이해할 수는 없었다.

다만 상대성 이론의 경우 ‘광속불변의 법칙’에서 시작되었다는 놀라움. 가만히 정지해있는 관찰자나 아무리 빠르게 이동하는 관찰자가 보아도 빛의 속도는 언제나 똑같다니 충격적이다. 그리고 아인슈타인은 이 충격적인 이론이 맞다는 가정하에 빛의 속도는 일정하고, 시간과 공간이 변한다라고 더 충격적인 이야기를 한다.

시간과 공간이 변한다니… 이 세상은 빛의 속도의 변함없음을 위해 시간과 공간도 변하도록 설계되어 있다고 한다. 이런 연구에 미칠 수 밖에 없는 그와 많은 물리학자들이 이해가 된다.

예전에는 무슨 재미로 저런 연구를 할까 생각했던 사람들이 사실은 세상에서 가장 재미있는 연구를 하고 있었던 것이다.

위 다큐멘터리는 특수상대성 이론, 일반상대성 이론을 설명한 후 양자역학을 설명하고, 마지막 6부에는 끈 이론에 대해 설명한다.

상대성이론은 중력에 대해 설명하고, 양자역학은 강력, 약력, 전자기력에 대해 설명 가능한데 중력, 강력, 약력, 전자기력을 모두 한번에 설명할 수 있는 이론이 바로 M이론(초끈이론 이후)이며, 세상의 모든 것을 설명할 수 있는 이론이라고…
※ M이론은 아직 완벽한 검증이 된 것 같지는 않다.

내용이 점차적으로 어려워질 수 밖에 없는 것은 대부분의 내용들이 사실상 상상을 통해 어떤 가정을 하고, 그것에 대해 수학적으로 풀어나가는 방식이고, 수학을 제외한 상태에서(어려운 수학은 이해할 수 없으므로) 일반적인 인간의 상상력으로는 도저히 상상해나가는 것조차 한계가 있는 내용들이고, 이 뛰어난 다큐멘터리조차도 수학을 사용하지 않고는 과학에 대해 설명 할 수 없기 때문이다.

예를 들자면 고차원 세계에 대한 내용들이나 중력장 작용도 2차원에 3차원 지구, 태양 모형 올려놓고 설명하는데 오히려 더 헷갈린다. – 모형은 이해를 위한 예일 뿐, 실제와는 다른 모양이라… 위 예보다도 이해하기 힘든 죽을 때까지 실제 볼 수 없는 부분에 대한 이야기가 너무 많아서 더욱 어렵다. 정말 이해하고 싶다면 수학을 공부하는 것이 더 빠를 것 같다.

다큐멘터리 빛과 물리학은 상대성이론과 양자역학, 끈이론을 설명하며, 그 이론들이 왜 이 세상을 설명하는 것 인지에 대해 말해주고 있다. 과학은 앞으로 더 발전하여 전체 세상을 설명해줄 것이라는 확신이 들게 해주었다.

그리고 그 내용들은 어쩌면 나는 왜 사는지, 죽으면 어떻게 되는지 등의 물음에 답을 줄 수도 있을 것 같다는 생각이 든다.

빛과 물리학, 좋은 다큐멘터리였다.