NGC Cosmos : A Space Time Odyssey 10부 '세상을 바꾸는 힘' 후기

마이클 패러데이(Michael Faraday, 1791.9.22 ~ 1867.8.25)는 영국의 화학자ㆍ물리학자로 19세기 최대의 실험 물리학자이며 '전기학의 아버지'라 불린다. 그는 어렸을 적 학교에서 똑똑하지 못한 학생으로, 선생님과의 불화 후 학교를 그만두었으며, 젊은 시절에는 제본소에서 일하던 중 왕립연구소에서 열린 험프리 데이비의 화학 강연 시리즈를 듣게 되어 강연 내용을 책으로 제본해 선물한 인연으로 왕립연구소의 조수가 되었다. 그당시 계급의식이 강했던 영국 사회에서 빈곤층 출신이라는 불리한 조건에도 불구하고 당대 가장 유명한 과학자가 된 인물로 말년에는 기억상실, 우울증과 싸우면서도 호기심을 잃지 않고 전기력, 자기력, 빛이라는 보이는 않는 힘, 즉 세 가지 자연력이 어떻게 함께 작용하는지 알아낸 현재 우리에게도 너무나 중요한 과학자 중 한명이다.

그가 관찰한 것은 새로운 것은 아니었다. 아이들은 수세기 동안 자석과 철가루를 가지고 놀아 왔었고, 그때 당시 사람들은 자석 주위 생기는 멋진 무늬들을 철이 만들어 내는 것이라고 추축했을 뿐이다. 그러나 페러데이는 전류가 전선을 자석으로 만드는 것을 알고 있었고, 전기가 흐르는 전선 주위의 철가루도 이와 비슷한 무늬를 만들어낼 것이라고 생각했다. 사람들이 멋진 형상으로만 여겼던 것에서 페러데이는 새로운 발견을 한다.

그 무늬들은 철가루가 없을 때도 자석이나 전류 주위에 존재하는 '자성'을 지닌 모든 것에 주위 공간으로 뻗어 나가는 '보이지 않는 힘의 장'을 따라나타난 흔적이었다.

그래서 다시 생각해보면, 사람들이 수 천년 동안 놀랍게 여겼던 자침(magnetic needle)은 멀리 떨어진 자북극(Magnetic North Pole, 지구자기장의 북극)에 반응했다기 보다는, 자침이 있는 곳까지 끊임없이 뻗어나온 힘의 장을 자침이 감지한 것이었다. 지구 자체가 거대한 자석이었고, 모든 자석처럼 지구의 역선(力線)도 주위 공간으로 멀리 펼쳐진다. 그 역선은 어디에나 있었지만 페러데이 전까지는 어떤 과학자도 그걸 감지하지 못했다.

이것은 생명에도 해당한다. 철새들은 길을 잃지 않고 수천 킬로미터를 이동할 수 있다. 새들에겐 체내 나침반이 있기 때문이다. '지구 자기장'을 감지하는 철새들은 자기정보(magnetism information)를 처리하며 자기장의 방향을 감지해 북쪽과 남쪽을 안다. 북미의 새들이 남쪽으로 겨울을 나러 갈때 사용하는 방법이다. 생각해보면 인간은 수 천년 동안 먼 곳으로 메세지를 보내는 데 비둘기를 이용해 왔고, 오랫동안 자기장을 통신에 이용한 셈이다.

하지만 이러한 천재적 발견은 그의 이론이 현대 물리학의 언어, 즉 정확한 방정식으로 표현되지 않았기에 극복될 수 없는 벽에 부딪혔다. 많은 과학자들의 의심에도 불구하고, 젊은 수학자 멕스웰은 그의 이론을 수학공식으로 만들기 시작했고, 페러데이의 전자기장에 대한 실험 결과를 식으로 옮기며 식 자체의 불균형을 발견해내게 된다. 그렇게 '패러데이의 정지된 장' 개념은 '빛의 속도로 퍼지는 파동' 개념으로 발전하게 되었다. 그리고 현재 우리는 그 파동 방정식을 이용해서 메세지를 전달하게 되었고, 이 기술이 곳곳에 흩어져 있던 인류 문명이 서로 교류할 수 있는 바탕을 만들었다.

페러데이의 가장 중요한 업적인, 세 가지 자연력(전기력, 자기력, 빛)의 연관성에 대한 발견은, 자연의 통합성을 생각한 것 뿐만 아니라, 새로움과 감각에 깨어있었기에 가능했다. 이는 기억상실을 앓는 와중에도 호기심을 잃지 않고 계속 실험했던 그의 말년에서 얻을 수 있는 교훈이다. 이번 과제를 통해 과학을 하는데는 이론과 지식, 새로운 것을 향한 호기심, 그리고 열린 태도가 필요 함을 알 수 있었다.

by hacuna