명화로 보는 32가지 물리 이야기

01. 분리하면서 포착하기 움베르토 보초니 <동시적 착상>
02. 모델은 현실이 아니다 르네 마그리트 <이것은 파이프가 아니다>
03. 물리학도의 인간적인 조건 르네 마그리트 <인간의 조건>
04. 스스로의 이론을 실험대에 올려놓기 클로드 모네 <칠면조>
05. 잘못된 점을 고칠 줄 안다는 것 카라바조 <바울의 회심>
06. 만국통용어 피테르 브뢰헬 <바벨탑>
07. 관성 조르주 피에르 쇠라 <초원의 말>
08. 질량 막스 에른스트 <셀레베스>
09. 도처에 놓인 조그만 창날들 피테르 브뢰헬 <사울의 자살>
10. 확산 피테르 브뢰헬 <농부의 결혼식>
11. 작용과 반작용 에두아르 마네 <막시밀리안 황제의 처형>
12. 물리학 속의 시학 마르크 샤갈 <시인>
13. 난류 빈센트 반 고흐 <사이프러스가 있는 밀밭>
14. 우연이란 아니나 다를까…… 바르톨로메 에스테반 무리요 <주사위 놀이를 하는 아이들>
15. 에너지, 모든 것은 변화한다 바르톨로메 에스테반 무리요 <멜론을 먹고 있는 아이들>
16. 퍼텐셜 우물 클로드 모네 <디에프의 절벽>
17. 조화 진동자 장 오노레 프라고나르 <행운의 그네>
18. 엔트로피 피테르 브뢰헬 <죽음의 승리>
19. 자연은 전자제품 조르조네 <폭풍우>
20. 왜곡 앙리 마티스 <빨간 물고기>
21. 아름답지만 화합할 수 없는 이론들 모리츠 코르넬리스 에셔 <볼록과 오목>
22. 시간은 상대적이다 루이지 루솔로 <기차의 역동성>
23. 현실의 구획 앙리 마티스 <붉은 방>
24. 세상은 불연속적이다 조르주 피에르 쇠라 <그랑드 자트 섬에서 본 센 강, 봄>
25. 오렌지, 핵, 핵자 앙리 마티스 <오렌지 컵>
26. 양자역학의 발견 카스파르 다비드 프리드리히 <안개바다 위의 방랑자>
27. 입자와 파동의 이중성 루이지 루솔로 <춤>
28. 불확정성의 원리 자코모 발라 <줄에 매인 강아지의 움직임>
29. 다체 시스템 움베르토 보초니 <아케이드에서의
30. 과학자의 책임감 오토 딕스 <독가스를 마시며 전진하는 돌격대>
31. 물리학과 사회 피에르 오귀스트 르누아르 <물랭 드 라 갈레트>
32. 우주선(宇宙船) 지오토 <새들에게 설교하는 성 프란체스코>

모델은 현실이 아니다 : 르네 마그리트 <이것은 파이프가 아니다>
“… 나는 마그리트가 그 작품을 통해 무엇을 얘기하려고 하는 건지 정말 모르겠어. 뭐랄까. 내가 보기에는 그냥 부조리한 것을 좋아하는 취향의 표현인 것 같아. 뭐 하나를 그린 다음에는그렇지 않다고, 그걸 그린 게 아니라고 선언해버리잖아. 그리고 문제는 그것으로 끝나버린다는 거야. 자극만 하고 끝난다는 거지.”
……
“내가 보기에는 정반대야, 프란체스카! 여기서 부조리한 것을 선호하는 취향 같은 건 찾아볼 수 없어. 내 눈에 보이는 건 논리적인 일관성뿐이야. 저건 파이프가 아니야.”
“파이프가 아니라니, 그건 무슨 말이야? 파이프가 아니면 뭔데? 뭔가 또 다른 걸 상징한다는 거야?”
“아니, 그게 아니라 그보다 훨씬 간단한 얘기야. 우리가 그림을 통해 보고 있는 물건이 파이프가 아니라는 얘기는 이것이 정말 파이프라면 손에 쥐고 돌려가며 여러 각도에서 바라볼 수 있어야 한다는 얘기야. 저기에 있는 저 물건이 정말 파이프라면 담배를 피울 수도 있을 거라는 얘기지. 그러니까, 분명히, 파이프는 아니라는 거야. 파이프를 그려놓은 것일 뿐이지.”
“아니, 그건 너무 당연한 얘기 아니야?”
프란체스카가 항의조로 말했다.
“그래, 맞아. 너무 당연해서 네가 까맣게 잊고 있었던 거지. 하지만 모두에게 일어나는 일이야. 그려진 물건, 그러니까 정물화의 재료로 쓰인 물건은 파이프지만 정물화 안에 있는 물건은 파이프가 아니야. 그림 속에서 우리가 파이프를 발견할 수 있는 건 색이나 형태나 여러 부위의 비율이 파이프의 그것과 일치하기 때문이야. 그것만 확인되면 우리는 이 물건이 우리가 기억하고 있는 수많은 다른 물건들과 다르다는 것을 얼마든지 확신할 수 있고 아무런 문제 없이 ‘파이프’란 이름으로 부를 수 있는 거지. 우리가 내뱉는 ‘저건 파이프야’라는 말은 무의식 속에서의 표현은 아니야. 왜냐하면 동시에 저건 기린도 냉장고도 고깔모자도 아니라는 걸 말하는 셈이니까. 사물을 이런 방식으로 인식한 다음에 우리가 쉽게 잊어버리는 건 바로 우리가 바라보고 있는 것이 파이프랑 관련은 있지만 모든 면에서 정확하게 파이프라고 볼 수는 없다는 너무나 명백한 사실이야. 우리가 보고 있는 건 색을 채워 넣은 캔버스 조각에 불과해. 저걸로 담배를 피울 수 있는 사람은 세상에 아무도 없다는 거지.”
……
“… 원자라는 모델이 존재하는 거야. 원자들이 존재한다는 얘기, 그것도 이 모델의 범주 바깥에서 존재한다는 건, 그러니까 우리가 알 수 없는 얘기라는 거야. 그림 속의 파이프랑 똑같은 처지에 놓인 셈이지. 단지 더 어려운 점이 있다면 파이프가 독립적으로 존재하고 그림이 그걸 증명이라도 하는 듯이 모습을 그려내고 있는 반면에, 원자가 독립적으로 존재하는지의 여부에 대해서는 우리는 결코 알 수 없다는 거야. 물리학자들의 원자는 일련의 관찰된 사실들을 일관적이고 효과적으로 정의해 놓은 것에 불과해. 이 고동색도 마찬가지야. 캔버스를 고동색 물감으로 그럴싸하게 덮어씌우면 파이프를 머릿속에 떠오르게 하는 데는 아주 최상의 역할을 하는 것과 마찬가지지. 하지만 그렇다고 해서 원자가 자연 안에 존재하는 것은 아니야. 아니 적어도 그걸 우리가 확실하게 알 수는 없는 거지. 물리학자들의 원자는 하나의 모델을 두고 체계화된 일련의 정보들을 말해. 어떤 식으로든 자연을 표현하는 거지. 하지만 자연 그 자체는 아니야. 파이프를 표현하는 그림이 파이프가 아닌 것과 마찬가지지.”

잘못된 점을 고칠 줄 안다는 것 : 카라바조 <바울의 회심>
“이 그림은 삶 속에서 일어날 수 있는 근본적인 변화의 순간을 표현하고 있어. 동시에 기독교의 역사, 그러니까 세계의 역사가 뒤바뀐 순간을 아주 정확하게 그려내고 있는 그림이야. 이전 것은 아무것도 남지 않게 되는 그런 순간을 그린 거지. 카라바조가 빛을 얼마나 화려하게 묘사했는지 보여? 빛이 바울에게서만 발산되는 것이 아니라 말에서도 발산되는 게 보이지? 말은 발굽을 들어 올리지만 바울의 만류에 복종하고 동작을 멈추는 모습이야. 결정적인 순간이란 바로 이 순간을 말하는 거야. 낙담하며 바닥에 쓰러진 바울이지만 다시 일어나게 되면 그땐 새로운 사람으로 변해 있겠지. 이 그림이 암시하는 것 중에는 아마 부활의 의미도 들어 있을 거야……. 기독교 메시지의 핵심이 이 안에 들어 있는 거지. 느낄 수 있어? 거의 사진을 찍은 듯한 느낌을 주잖아. 찰나에 지나지 않는 짧은 순간에 일어났지만 그 안에는 영원함이 담겨 있는 한 사건을 포착해 낸 거야.”
……
“… ‘개종’이란 우선적으로 영적 세계 속에서 일어나는 사건들을 떠오르게 하는 말이야. 그걸 부인할 사람은 아마 아무도 없을 거야. 하지만 놀라지 마. 과학적인 이성도 그 역사를 돌이켜보면 정말 개종이라고 할 수밖에 없는 순간들을 실제로 겪었거든. 아니 오히려 우리가 포퍼의 도식을 그대로 따른다면 진보를 촉진하는 건 바로 다름 아닌 이 개종의 순간들이야. 한 과학자에게만 국한된 이야기가 아니라 과학사 전체에 적용될 수 있는 이야기지. 포퍼에 의하면, 과학자가 한 이론의 결점을 발견해내는 건 그 이론의 한계를 규명하기 위해 노력하다가 벌어지는 일이야. 아무리 훌륭한 이론이라 하더라도 완벽한 이론은 없으니까, 언제든지 부족한 점을 발견해서 보완하고 향상시킬 필요가 있다는 거지.”

작용과 반작용 : 에두아르 마네 <막시밀리안 황제의 처형>

“… 멕시코의 황제였던 막시밀리안에 이제 막 황제 자리에서 쫓겨나고 그의 부하들과 함께 선고를 받았을 때였으니까. 사형 선고를 받은 사람들의 얼굴을 보여주고 있지? 그건 죄인들이 분명한 정체성을 가지고 있다는 걸 의미해. 사형을 당하는 것도 정확한 이유가 있기 때문이라는 얘기를 하는 셈이지. 대신에 사형을 집행하는 정의의 손은 얼굴이 없는 민중의 손이야. 얼굴도 없도 이름도 없는 몇몇 군인들의 익명성을 통해 표현되는 것이 바로 그거야. 집행을 맡은 소대의 일원들은 관찰자들에게 그들의 얼굴을 가리고 있어. 유일한 예외는 소대장이지만 사실 그는 집행에는 직접적으로 관여를 안 하거든. 놀라운 건 바로 그의 무관심이야. 당시에 온 유럽을 들썩이게 만들었던 인물을 눈앞에 두고도 아무렇지도 않아 보이거든.”
……
파올로는 그림으로부터 상당히 깊은 인상을 받은 것이 분명했다. 인간이 가지고 있는 가치들의 세계를 하나의 역장으로 본다면, 어떻게 해서 손가락 두 개를 당기는 것만으로 모든 것이 그렇게 한순간에 바뀔 수 있는지, 위로라도 삼을 수 있을 만한 어떤 최소한의 의미도 남기지 않은 채 모든 것이 뒤바뀔 수 있는지 이해가 되지 않았다. 황제였던 사람이 몇 시간 뒤에는 아무런 의미 없는 인간으로 바뀌고 말았다. 물리학에서는, 아니 그의 물리학은 전혀 다른 차원의 것이었다. 일어나는 사건들 뒤에는 항상 이유가 있었고 사건들을 설명할 수 있는 개념적 틀이 마련되어 있었다. 적어도 사물들에 관한 한 알아볼 수 있는 밑그림을 항상 가지고 있었다. 우리의 물리학도는 팔을 뻗어서 그림 속의 장총들을 가리켰다.
“작용과 반작용!”
“맞아! 작용과 반작용.”
……
“… 사실 ‘작용과 반작용’이란 표현, 물론 이 작품을 하나의 이야기로 보는 관점이라면 충분히 설득력 있는 표현이지만, 이 작품을 통해 비추어 볼 수 있는 물리학 개념들 중에 하나야. 한번 봐. 놀라운 건 집행을 맡은 소대원들의 대열 자세가 안정적이면서도 상당히 부자연스럽다는 점이야. 탄환의 역동성은 발사 시에 총구에서 뿜어져 나오는 하얀 연기를 통해 잘 표현되어 있는 반면에, 화가는 발사 후에 병사들을 뒷걸음질 치게 만들었을 총기의 반동에 대해서는 전혀 고려를 하고 있지 않아. 물론 반동 혹은 반작용 같은 현상은 사실 경험을 통해서 누구든 쉽게 배우고 인지할 수 있는 내용이야. 그러니까 화가가 의식적으로 그 모습을 그리지 않았을 가능성도 고려를 해봐야겠지. 어쩌면 이런 식으로 황제에 대한 집행인들의 가차 없음을 보여주고 싶었던 것인지도 모르니까. 하지만 한 가지 분명한 건 물리학자들에게는 이런 사실주의상의 결점이 상당히 커 보인다고 하는 사실이야. 왜냐하면 너무나 분명한 얘기거든! 총기가 일으키는 반동의 효과가 어디에서 유래할까? 바로 작용과 반작용의 법칙이야.”