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과학 베스트도서

떨림과 울림 김상욱
<다정한 물리의 언어로 근사하게 세계를 읽는 법>

“김상욱에게 배웠다면 물리를 다정하게 대했을 텐데” - 유시민

● 물리의 언어로 세계를 읽고, 사유하는 방법
―원자, 빛, 시공간부터 카오스, 엔트로피, 단진동까지 
다정한 물리의 언어로 다시 바라본 우주와 세계 그리고 우리

60년간 특파원으로 일하며 국제정치 칼럼을 썼던 언론인 플로라 루이스는 외국어를 배우는 일에 대해 “새로운 언어를 익히는 것은 단지 사물을 부르는 다른 단어를 배우는 것이 아니라 사물에 대해 생각하는 또 다른 방법을 배우는 것”이라고 말했다. 『떨림과 울림』은 ‘물리’라는 과학의 언어를 통해 세계를 읽고 생각하는 또 다른 방법을 안내한다. “김상욱에게 배웠다면 물리를 다정하게 대했을” 거라는 작가 유시민의 말처럼, 물리학자 김상욱의 글을 따라가다 보면 어느덧 물리의 세계에 발을 딛게 된다. 무엇보다 물리라는 언어를 통해 세계와 우리 존재를 바라보는 다른 눈을 얻게 된다. 물리의 핵심 개념 중 하나인 원자를 소개하면서 죽음에 대한 질문을 던지는 식이다. 
우리의 몸과 마시는 공기, 발을 딛고 서있는 땅과 흙, 그리고 매일 마주하는 노트북 모니터와 스마트폰까지. 세계의 모든 존재들은 모두 ‘원자’라는, 바이러스보다 훨씬 작은 단위로 이루어져 있다. 원자는 빅뱅 이후 처음 생겨났고, 그 존재는 사라지지 않고 순환한다. 우리 손가락 끝에 있는 탄소 원자 하나는 “우주를 떠돌다가 태양의 중력에 이끌려 지구에 내려앉아, 시아노박테리아, 이산화탄소, 삼엽충, 트리케라톱스, 원시고래, 사과를 거쳐 내 몸에 들어와 포도당의 일부로 몸속을 떠돌다, 손가락에 난 상처를 메우려 DNA의 정보를 단백질로 만드는 과정에서 피부 세포의 일부로 그 자리에 있는 것”일 수 있다는 의미다. 그러니 원자의 기준으로는 인간의 탄생과 죽음이 단지 원자들이 모였다가 흩어지는 것과 다르지 않은 일이라고 김상욱은 말한다. 
『떨림과 울림』은 빛, 시공간, 원자, 전자부터 최소작용의 원리, 카오스, 엔트로피, 양자역학, 단진동까지 물리에서 다루는 핵심 개념들을 차분히 소개하면서 ‘물리’라는 새로운 언어를 통해 우리 존재와 삶, 죽음의 문제부터 타자와의 관계, 세계에 관한 생각까지 새로운 틀에서 바라볼 수 있게 안내한다. 물리학자가 원자로 이루어진 세계를 보는 방식은 마치 동양철학의 경구를 읽는 듯하다. 나의 존재를 이루는 것들은 어디에서 시작되었는지, 죽음을 어떻게 성찰할 수 있을지, 타자와 나의 차이는 무엇인지. 엄밀한 과학의 정답을 제시하는 대신 물리학자만이 안내할 수 있는 새로운 시선을 제시해준다. 

● 빅뱅이론, 양자역학 안내하며 세계를 질문하다
―우리가 본 것은 사물의 실재일까? 우리의 경험은 느끼는 그대로 사실일까?

“물리는 지구가 돈다는 발견에서 시작되었다. 이보다 경험에 어긋나는 사실은 없다. 아무리 생각해봐도 지구는 돌지 않는 것처럼 느껴지기 때문이다.”(7쪽)

두 발을 땅에 딛고 서 있는 것, 숨 쉴 수 있는 것, 아침을 비추는 햇살, 우리가 당연하게 여기는 경험들은 우주라는 범주에서 본다면 자연스러운 일이 아니다. 지금은 당연한 상식으로 받아들여지는 지동설이 천동설을 폐기하고 상식이 되었던 것은, 경험을 거스르며 과학이라는 것을 만들어간 과정이었다. 김상욱은 “우주의 본질을 본다는 것은 인간의 모든 상식과 편견을 버리는 것”이라고 말한다. 지구가 지금 돌고 있다는 것을 우리가 느낄 수 없듯, 세계는 우리가 직관적으로 이해할 수 없는 무수한 이야기들로 가득 차 있기 때문이다. 
우리가 보고 느끼는 거시세계는 뉴턴의 고전역학으로, 아주 작은 원자 단위의 미시세계는 양자역학으로 기술한다. 양자역학이 대상으로 하는 것은 원자다. 원자는 전자와 핵으로 구성되어 있는데, 그 모양이 태양계와 닮아 있다. 전자는 더 이상 나눌 수 없는 물질의 최소단위이다. 원자 내의 전자는 특별한 반지름을 갖는 궤도에만 존재할 수 있다. 그렇다면 이동은 어떻게 하는 걸까? 전자는 한 궤도에서 사라져서 다른 궤도에 ‘짠’ 하고 나타난다. 물체의 이동이 연속적이지 않다는 것은 우리가 경험하는 거시세계에서는 이해하기 힘든 일이다. 우리 눈에 보이는 것, 우리가 경험하는 것은 정말로 ‘실재’하는 것일까? 김상욱은 놀라운 물리의 세계로 안내하며, 분명히 과학인 동시에 철학적인 질문을 던진다. 

“시간에 시작점이 있다면 그 시작점 이전의 시간은 어떤 의미를 가질까? 시간은 우주의 본질적인 것인가, 아니면 보다 더 본질적인 것의 부산물인가?”(27쪽) 

138억 년 전 빅뱅으로 시간과 공간이 생겨났다. 공간이 생겨났다는 것까지는 어림 짐작해보겠지만, 시간이 생겨났다는 것은 도저히 인간의 경험으로 이해되지 않는다. 인간은 ‘시공간’이라는 프레임으로 세계를 바라볼 수밖에 없기 때문이다. 그렇다면 다른 방식으로 세계를 바라본다는 것은 가능한 일일까? 시간을 한꺼번에 보는 존재가 있다면? 미래까지 한꺼번에 볼 수 있는 존재가 있다면, 그런 존재에게 현재를 산다는 것은 어떤 의미일까? 나에게 고백을 해오는 사랑하는 사람이 종국에는 이별을 고하리라는 것을, 태어날 나의 아이가 불치병을 안고 죽음을 맞이하리라는 것을 알지만 그럼에도 현재를 산다는 것은 무슨 의미일까? 김상욱은 물리의 세계를 안내하며, 이렇듯 우리 일상의 깊숙한 이야기를 꺼낸다. 생각의 타래를 열 수 있게 안내해준다.

● 과학은 지식이 아닌 태도

“우주는 빅뱅으로 시작되었지만, 그 이전에 무엇이 있었는지 모른다. 지구상의 생명체는 최초의 생명체로부터 진화했지만, 최초의 생명체가 무엇인지 모른다. 지구 이외의 장소에 생명체가 존재하는지 모른다.” (268쪽)

과학은 무지를 기꺼이 인정하는 것이라고 이 책에서는 말한다. 김상욱은 과학자로서 공부하며 “뼈에 사무치게 배운 것은 모르는 것을 모른다고 인정하는 태도”였다고 말한다. 무엇을 안다고 말할 때는 그것이 정확히 무엇을 의미하는지 물질적 증거를 들어 설명할 수 있어야 한다고 말이다. 이것을 그는 ‘과학적 태도’라고 말한다. “과학은 지식의 집합체가 아니라 세상을 대하는 태도이자 사고방식”이기 때문이다. 『떨림과 울림』은 이러한 과학에 대한 물리학자 김상욱의 시각에서 쓰인 책이다. 과학을 소재로 한, 영화와 책에 관한 같은 주제의 글들도 한데 엮어 읽을거리를 더했다.
이기적 유전자 리처드 도킨스 (지음), 홍영남, 이상임 (옮김)

과학을 넘어선 우리 시대의 고전, 『이기적 유전자』 40주년 기념판

리처드 도킨스의 ‘새로운 에필로그’ 수록

새로운 디자인으로 다시 태어난 세계적 베스트셀러

 

현대 생물학의 새로운 지평을 연 세계적인 석학 리처드 도킨스의 대표작 『이기적 유전자』의 40주년 기념판이 출간되었다. 진화론의 새로운 패러다임을 제시한 이 책은 다윈의 ‘적자생존과 자연선택’이라는 개념을 유전자 단위로 끌어내려 진화를 설명한다. 2013년 영국의 정치평론지 『프로스펙트』지가 독자들의 투표로 선정하는 ‘세계 최고의 지성’ 1위에 오른 바 있는 도킨스는 일찍이 촉망받는 젊은 과학자로 간결한 문체와 생생한 비유, 논리적인 전개를 갖춘 글로 능력을 인정받아 왔다. 도킨스는 자신의 동물행동학 연구를 진화의 역사에서 유전자가 차지하는 중심적 역할에 대한 좀 더 넓은 이론적 맥락과 연결시키기 시작했는데, 그 결과가 바로 『이기적 유전자』(초판 1976년, 개정판 1989년, 30주년 기념판 2006년, 40주년 기념판 2016년)다.

『이기적 유전자』는 처음 출간되었을 당시 과학계와 일반 대중들에게 폭발적인 반향을 불러일으키며 세기의 문제작으로 떠올랐다. 혁신적인 통찰에 더해 사람의 마음을 휘어잡는 뛰어난 문장력과 명쾌한 구성력 또한 보여 주는 이 책은 명실상부 과학 교양서의 바이블로 일컬어지기에 손색이 없다. 또 최재천 이화여대 석좌교수가 “한 권의 책 때문에 인생관이 하루아침에 뒤바뀌는 경험을 한 적이 있는가? 내게는 『이기적 유전자』가 바로 그런 책이다”라고 말했던 것처럼, 이 책은 무엇보다 인간의 본질에 대한 근원적인 물음을 던지며 독자에게 큰 울림을 준다는 점에서 과학 책을 넘어 인생의 어느 지점에서 한 번쯤 읽어봐야 할 책으로 자리 잡았다. 이제 한국 독자들도 40년이라는 세월의 검증을 거치며 그 중요성과 깊이를 더욱더 확고하게 인정받은 『이기적 유전자』의 최신 판본을 만나볼 수 있게 되었다.

이번 40주년 기념판에 새롭게 수록된 에필로그에서 도킨스는 여전히 ‘이기적 유전자’라는 개념이 갖고 있는 지속적인 타당성을 이야기하며 이 책이 전하는 메시지를 되새긴다. 새로운 에필로그를 수록하는 것은 물론 새로운 디자인과 휴대하기 좋은 판형으로 갈아입은 40주년 기념판을 통해 독자들은 『이기적 유전자』가 주는 울림을 더욱더 선명하게 느낄 수 있을 것이다.

 

노엄 촘스키, 움베르토 에코와 더불어 

세계 최고의 지성으로 선정된 리처드 도킨스의 대표작


“인간은 이기적 유전자의 복제 욕구를 수행하는 생존 기계다” 

 

도킨스는 이 책에서 “인간은 유전자의 꼭두각시”라고 선언한다. 인간이 “유전자에 미리 프로그램된 대로 먹고 살고 사랑하면서 자신의 유전자를 후대에 전달하는 임무를 수행하는 존재”라는 것이다. 이러한 주장은 생물학계를 비롯해 과학계를 떠들썩하게 만들었고, 이 책은 40년 동안 이어진 학계와 언론의 수많은 찬사와 논쟁 속에 25개 이상의 언어로 번역되었으며, 젊은이들이 꼭 읽어야 할 과학계의 고전으로 자리 잡았다.

이 책은 인간을 포함한 모든 생명체는 DNA 또는 유전자에 의해 창조된 ‘생존 기계’이며, 자기의 유전자를 후세에 남기려는 ‘이기적인’ 행동을 수행하는 존재라고 주장한다. 이를 연장한 개념인 ‘밈’(문화유전) 이론과 후속작 『확장된 표현형』의 선구적인 개념도 이 책에서 확인할 수 있다. 도킨스는 이런 주장을 뒷받침하기 위해서 주요 쟁점(성의 진화, 이타주의의 본질, 협동의 진화, 적응의 범위, 무리의 발생, 가족계획, 혈연선택 등)과 방대한 현대 연구 이론과 실험(게임 이론, 진화적으로 안정한 전략의 실험, 죄수의 딜레마, 박쥐 실험, 꿀벌 실험 등)을 보여 준다. 이 책이 던지는 메시지를 통해 우리는 사회생물학의 논쟁이 되었던 유전적 요인과 환경 문화적 요인 가운데 인간의 본질을 보다 더 잘 설명할 수 있는 것이 무엇인지 생각해 보게 된다.

 

40여 년 동안 수많은 찬사와 논쟁의 중심에 있었던 세기의 문제작


“내 책 중 한 권을 다윈에게 선물한다면 『이기적 유전자』를 선물하겠다”

 

다윈이 진화론을 주장한 이후로 인류는 다윈주의 또는 자연선택설과 같은 일종의 패러다임들을 접해 왔다. 실제로 다윈의 이 패러다임은 매우 중요한 영향을 미쳤고 앞으로도 그 영향력은 계속될 것이다. 이 책은 철저한 다윈주의 진화론과 자연선택을 기본 개념으로 독특한 발상과 놀라운 주장을 전개하고 있다. 

도킨스는 유전자를 다음과 같은 요지로 소개한다.

“37억 년 전 스스로 복제 사본을 만드는 힘을 가진 분자가 처음으로 원시 대양에 나타났다. 이 고대 자기 복제자의 운명은 어떻게 됐을까? 그것들은 절멸하지 않고 생존 기술의 명수가 됐다. 그러나 그것들은 아주 오래전에 자유로이 뽐내고 다니는 것을 포기했다. 이제 그것들은 거대한 군체 속에 떼 지어 마치 뒤뚱거리며 걷는 로봇 안에 안전하게 들어 있다. 그것들은 원격 조종으로 외계를 교묘하게 다루고 있으며 또한 우리 모두에게도 있다. 그것들은 우리의 몸과 마음을 창조했다. 그것들을 보존하는 것이 우리의 존재를 알게 해 주는 유일한 이유다. 그것들은 유전자라는 이름을 갖고 있으며, 인간은 유전자의 생존 기계다.”

도킨스는 인간을 포함한 생명체는 DNA 또는 유전자에 의해 창조된 기계에 불과하며, 그 기계의 목적은 자신을 창조한 주인인 유전자를 보존하는 것이라고 보고 있다. 따라서 자기와 비슷한 유전자를 조금이라도 많이 지닌 생명체를 도와 유전자를 후세에 남기려는 행동은 바로 이기적 유전자에서 비롯된 것이다. 마찬가지로 인간을 포함한 생명체가 다른 생명체를 돕는 이타적 행동도 자신과 공통된 유전자를 남기기 위한 행동일 뿐이다. 

이와 같은 이유에서 유전자의 세계는 비정한 경쟁, 끊임없는 이기적 이용, 그리고 속임수로 가득 차 있다. 이것은 경쟁자 사이의 공격에서뿐만 아니라 세대 간, 그리고 암수 간의 미묘한 싸움에서도 볼 수 있다. 그러므로 유전자는 유전자 자체를 유지하려는 목적 때문에 원래 이기적일 수밖에 없으며, 그러한 이기적 유전자의 자기 복제를 통해 생물의 몸을 빌려 현재에 이르게 되었다고 보는 것이다. 

 

문화유전론 ― 밈(meme)


“우리는 유전자의 기계로 만들어졌고 밈의 기계로 자라났다”

 

도킨스의 주장 가운데 특히 주목할 만한 것은 유전의 영역을 생명의 본질적인 면에서 인간 문화로까지 확장한 이른바 밈(meme) 이론, 즉 문화유전론이다. 이 이론의 핵심적 개념인 밈은 도킨스가 만든 새로운 용어로서 ‘모방’을 의미한다. 유전적 진화의 단위가 유전자라면, 문화적 진화의 단위는 밈이 되는 것이다. 유전자는 하나의 생명체에서 다른 생명체로 복제되지만, 밈은 모방을 통해 한 사람의 뇌에서 다른 사람의 뇌로 복제된다. 결과적으로 밈은 유전적인 전달이 아니라 모방이라는 매개물로 전해지는 문화 요소라고 볼 수 있다. 생명체가 유전자의 자기 복제를 통해 자신의 형질을 후세에 전달하는 것처럼 밈도 자기 복제를 하여 널리 전파되고 진화한다. 그리하여 밈은 좁게는 한 사회의 유행이나 문화 전승을 가능하게 하고, 넓게는 인류의 다양하면서도 매우 다른 문화를 만들어 나가는 원동력이 된다. 도킨스가 창안한 ‘밈(meme)’이라는 단어는 1988년부터 옥스퍼드 영어사전에 등재됐을 만큼 오늘날 널리 사용되고 있으며, ‘밈학’이라는 새로운 분야도 탄생했다.

 

『이기적 유전자』가 던지는 인간의 본질에 대한 물음

 

여전히 많은 논쟁의 대상이 되고 있는 결정론적 생명관, 즉 유전자가 모든 생명 현상에 우선한다는 저자의 주장에 대해 다음과 같은 의문을 떠올릴 수 있을 것이다. 유전자의 자기 복제 및 문화유전론의 중심에 있는 인간만큼은 다른 생명체와 어떤 차별성을 갖고 있는 것이 아닐까? 다른 생물과 확연히 구분되는 문화라는 요소를 갖고 있는 인간이 과연 맹목적인 존재가 될 수 있을까? 자유 의지를 가진 인간은 유전자의 전제적 지배에 대항할 수 있지 않을까?

이 책은 이러한 의문점에 대해 여러 동물과 조류의 실제적인 실험과 이론을 바탕으로 인간도 이기적 유전자를 존속시키기 위해 프로그램된 기계에 불과한 것인지 논리적으로 살펴보고 있다. 더 나아가 생명체 복제 기술의 발달과 인간 유전자 지도의 연구로 여러 가지 질병의 정복 가능성이 높아지면서 그 어느 때보다 유전자의 영향력이 큰 비중을 차지하게 된 지금, 인간의 본질에 결정적 영향을 미치는 것이 무엇인지 곰곰이 생각해 보게 된다.