물리 준수의 물리 이야기 - 물리란 무엇인가?

0. 물리 준수가 되어보자!

궤도 사령부에서 세상의 모든 민수를 모집중인 걸 봤습니다. 여기 물리 고수분들 정말 많을 것 같은데 과감히 물리 준수에 지원해봅니다! 우선 저는 아직 물리를 공부하고 있는 학부생이라 잘못된 이야기가 있을 수도 있습니다~ 너그러운 마음으로 잘못된 부분 지적해주세요 ㅎㅎ.

다들 궤도 선생님의 설명을 들으면서 물리에 재미를 느끼고 조금 더 깊게 공부해 보려고 했을 거라고 생각합니다. 그러곤 영어와 수학이라는 너무 높은 장벽과 마주하고 포기하셨을 거라고도 생각되고요. 제가 나름대로 열심히 공부한 물리를 조금은 깊으면서도 최대한 간단하게 뽐내 볼 테니 가벼운 마음으로 읽어주세요~

1. 물리는 뭘까?

꺼무위키에는 만물의 이치를 탐구한다는 뜻이라 하고, 국어 사전에는 모든 사물의 이치라고 쓰여있습니다. 누군가가 물리가 뭐냐고 묻는다면 고전 역학, 현대 물리, 전자기학, 열역학과 같은 분야들을 이야기 할 수도 있을 것이고, 뉴턴의 법칙, 슈뢰딩거의 방정식, 표준 모형과 같은 다양한 발견들을 물리라 할 수도 있을 것입니다.

다양한 의견이 있을 수 있겠지만 제가 생각하는 물리는 어떤 법칙이나, 공식이 아니라 세상을 대하는 방식입니다. 저는 물리는 끊임 없이 세상에 대해 질문하는 것이라 생각합니다. 마치 이 세상이 재미있는 장난감이라고 가지고 노는 법을 계속해서 물어보는 것이죠. 세상을 그저 방관하지 않고 계속해서 질문하고, 세상에게 답을 요구하는 것이 물리라는 것이죠. 물리학의 위대한 발견들은 이러한 질문들에서 나왔다고 생각하고요. 그래서 저는 앞으로 물리 이야기를 하며 이런 질문들에 대해서 이야기 해보려고 하고요.

2. 물리는 응용수학인가?

물리학과 학생으로 수학과(물리 도구학과) 친구에게 정말 많이 듣는 말입니다. 솔직히 물리는 수학 없이는 존재할 수 없는 학문이 맞습니다. 수학이라는 무기 없이 비유만으로 물리학을 깊게 파고드는 것은 굉장히 무모합니다(궤도님은 비유의 신이 분명해 ㅎㄷㄷ). 리처드 파인만은 ‘수학을 모르는 사람은 자연의 진정한 아름다움을 알 수 없다.’라는 말을 하기도 했죠.

그렇다면 물리는 정말 응용 수학일까요? 아뇨 전혀 다르다고 생각합니다. 수학은 세상을 만들고 그 세상의 법칙을 정한 신의 입장에서 세상을 탐구하는 학문입니다. 흔히 ‘공리계’라는 기본이 되는 법칙들에서 파생되는 모든 법칙들은 찾아가는 학문이죠. 그에 반해 물리는 세상에게 늘 질문하고 정답을 찾는 학문입니다. 이러한 질문의 과정에서 수학이 사용되는 것입니다(역시 물리 도구학). ‘만약에 A가 맞다면 수학자들이 B도 맞다고 했으니깐, B를 물어보면 A가 맞는지 틀린지 간접적으로 알수 있겠지?’라는 식입니다. 이야기가 좀 길어졌네요. 어쨌든 물리는 답이 있고 수학은 답이 정해지지 않은 학문이라는 분명한 차이를 가지고 있습니다.

3. 물리는 아름다운가?

이 질문은 ‘물리가 탐구하는 대상인 이 세계가 과연 아름다운가?’ 라는 질문과 같다고 생각할 수 있다고 생각되는데요? (우선 아름다움을 정의 해야겠네요.) 물리학자들이 말하는 세상의 아름다움은 가장 간단한 것에서 시작되는 가장 복잡한 것들입니다. 몇 개의 작은 규칙들(사실 엄청 복잡합니다)에서 출발해서 다양한 법칙들을 쌓아 나아가면 이 세상의 복잡한 삼라만상을 다 설명한다는 것입니다.

그 중에서도 제가 생각하는 가장 큰 아름다움은 대칭성에서 온다고 생각합니다. 안될과학에서 박권 교수님조차 비유를 포기한 그 대칭성에서 말입니다. 그래서 저도 한번 다음에 그 금단의 구역에 한번 도전해보고자 합니다.

솔직히 이번에는 딥한 물리 이야기는 아예 안한 것 같은데 다음부터는 본격적으로 물리 이야기를 해보겠습니다~!

사진 출처

https://xkcd.com/435/