파인만(Richard P. Feynman, 1918~1988)은 양자역학의 체계를 세운 20세기 최고의 물리학자이다. 뉴욕 출신으로 MIT와 프린스턴 대학에서 물리학을 공부했으며, 2차 대전 중에는 원자폭탄 제작에 참여하기도 했다. 코넬 대학의 교수를 거쳐, 1951년부터 1988년 사망할 때까지 칼텍(캘리포니아 공과대학)에서 교수로 재직했으며, 1965년에 양자전기역학 이론으로 노벨 물리학상을 수상했다. 파인만은 자신이 물리를 어떻게 생각하는지 칼텍 학부학생들을 대상으로 하는 강의를 개설했다. 그리고 그는 자신의 강연을 ‘파인만의 물리학 강의(LECTURES ON PHYSICS)’라는 교재로 집필하였다. 그의 교재는 총 3권으로 구성되어 있다. 이 책 ‘파인만의 여섯가지의 물리이야기’는 3권의 교재들의 대표적인 여섯가지 주제를 추려내어 일반인들에게 파인만의 물리학을 소개한다.



파인만은 물리를 말하기에 앞서 과학이란 무엇인지 생각하였다. 그는 사람들이 갖고 있는 오해를 지적한다. 자연에 대해 우리가 알고 있는 진리는 다만 ‘근사적인’ 서술일 뿐이다. 그는 자연을 체스와 같은 게임에 비유하는 데 (그는 어려운 생각을 일상생활을 빗대어 쉽게 설명하는 데에 대가이다.)우리는 게임의 법칙을 모르고 게임을 지켜보며 추측할 뿐이라는 것이다. 그래서 그는 ‘우리는 법칙을 발명하는 것인가 아니면 발견하는 것인가’라는 질문에 답으로 실험을 통하여 힌트를 얻을 뿐이고 인간의 상상력을 통해 패턴을 찾는 것이라 한다.



저자는 물리학에서 중요한 가설인 원자가설을 통해 일상생활에서 열과 압력을 설명하였다.

이 가설은 ‘모든 물체는 원자로 구성되어 있다.’는 것이다. 물 한방울을 10억배확대 시켜보면 원자들이 집합을 이루어 서로 잡아당기고 있다. 물분자집합체들이 움직임으로 열역학과 압력을 설명할 수 있다. 입자들이 떠는 현상을 열(heat)의 개념으로 설명할 수 있고 입자들이 벽에 충돌하는 현상을 압력으로 설명할 수 있다. 이 설명을 밝히기 위해 여러 실험을 해볼 수 있는데 물웅덩이에 공을 넣으면 원자들의 운동으로 인해 공을 이리저리 움직이게 된다.



과학의 대상이 되는 사물들은 그 형태와 특성이 다양하다. 우리는 그 대상에 대해 관측하고 논리를 펴고 실험을 하는 방식을 과학이라 부른다. ‘이해’란 무엇일까? 저자는 체스게임에 비유를 한다. 우주의 규칙은 신이 정한 것이며, 우리는 그 게임을 관람하는 관객에 불과하다. 우리에게 허락된 것은 오로지 게임을 ‘지켜보는’것뿐이다. 이 규칙을 모두 이해한다면 그것은 곧 세계를 이해하는 것이다. 이것이 ‘이해의 참뜻’이다. 게임을 완전하게 알지 못하는 상황에서 우리의 추측을 어떻게 확인할까? 저자는 3가지방법을 제시했다.

첫 번째는 우리가 인위적으로 만든 단순한 구조에서 비교적 쉽게 패턴을 파악하는 것이다. 두 번째 방법은 규칙으로부터 유도된 다소 불분명한 규칙을 이용하는 것이다. 체스판에서 붉은 칸위에 있는 비숍은 대각선으로만 움직이는 규칙이 있기 때문에 일반적인 상황을 고려하지 않고 ‘붉은 칸위에 있는 비숍은 항상 붉은 칸위에 있다.’고 예측할 수 있다. 세부적인 규칙을 다 알지 못하더라도 이러한 시도를 반복하여 올바른 규칙으로 접근할 수 있다. 세 번째방법은 근사적인 방법이다. 예시로 체스판을 구경하는 사람은 알러 (Alekhein:체스 기술의 일종)기법에서 특정한 말이 왜 그렇게 움직이는 지 이해할 수 없다. 다만 그러한 움직임이 ‘킹을 보호하려는’ 행동임을 막연하게나마 알 수 있다. 자연을 다 이해할 수 없어도 ‘대략적’인 이해로 문제를 풀어나가는 수밖에 없다는 것이다.



저자는 1920년대이전의 물리학으로 전반적인 물리의 흐름을 소개하였다.

1920년대에 우주란 3차원 유클리드 공간에서 시간이라는 매개체로 움직이고 기본요소는 원자이다.

원자의 특성은 관성과 힘이라는 두가지를 가지고 있고 아주 가까운 거리에 원자끼리 서로 당기고 미는 힘은 중력으로 설명할 수 없는데 이런 힘을 각각 인력과 척력으로 하고 이 힘을 결정하는 요소를 전하라고 정의한다.

전기와 자기는 같은 에너지의 다른 형태이다. 전자기장은 파동을 운반한다. 이 파동을 전자기파라 하는데 진동수에 따라 종류가 나뉘어져 있다. 진동수가 높을수록 이 파동은 입자처럼 행동하는데 뉴턴의 역학은 이를 설명하지 못하여 이 해결책으로 양자역학이 탄생하게 되었고 불학정성원리를 갖게 되었다

물리학의 중요한 발견인 중력에 대한 소개도 하였다. 뉴턴의 중력발견으로 우주의 행성의 운동을 설명하는 캐플러법칙,케빈디쉬의 실험등 중력하나로 '거의' 모든 운동을 기술할 수 있다는 힘을 느낄수 있었다. 마지막으로 물체를 구성하는 원자의 역학을 연구하는 양자역학을 소개하였다.

저자는 사고실험으로 총알실험을 통한 입자적 행동과 파동실험을 통한 파동의 간섭행동을 소개하고 미시세계의 소립자가 입자와 파동의 간섭을 모두 가지고 있음을 설명하였다.

이 책을 통하여 우주에 대해 인간이 탐구하는 방식을 생각해보게 되었다. 저자는 인간의 예측이 실패를 염두하고 올바른 방향으로 나아가는 방법을 설명하였다. 과학이 무엇인지 저자의 생각을 제시하고 물리학을 체스게임를 비유하여 쉽게 소개하는 것이 인상적이었다.