[남순건의 과학의 눈] 어느 물리학자의 삶과 기초과학 하는 태도

남순건 경희대 물리학과 교수

필자가 예일대 물리학과 대학원을 다닐 때 연구실이 ‘기브스’(Gibbs) 연구동에 있었다. 물리학과 곳곳에 조사이어 윌러드 기브스의 사진과 부조, 그의 첫 출판 저서들이 전시돼 있었다. 그가 살았던 집도 예일대 캠퍼스 중심에 아직도 잘 보존돼 있다. 그만큼 예일대 물리학과 전통에 뿌리 깊게 자리잡고 있던 이론물리학자가 기브스였다. 아인슈타인도 가장 위대한 미국 물리학자로 기브스를 꼽을 정도로 그의 업적은 폭 넓으면서도 하나하나 깊이가 있다. 영국의 맥스웰, 오스트리아의 볼츠만과 함께 통계역학을 만들고 물리화학을 제대로 된 학문으로 만들었으며 응용수학에서 가장 중요한 것 중 하나인 벡터 해석학을 혼자서 만들었다. 더 놀라운 것은 그가 이와 같은 독창적이고 위대한 업적을 쌓는 과정에서 그는 완전히 혼자서 일을 했던 것이다. 그는 19세에 수학과 라틴어 전공으로 예일대 학부 과정을 졸업하고 곧바로 예일대 대학원에 진학해 미국 최초로 이공학 박사학위를 받았다.

그는 열역학과 통계역학에 대한 연구 결과를 맥스웰과 서신 교환으로 공유하고 있었고 그의 업적을 높이 평가한 맥스웰 덕에 당시 과학의 중심지인 유럽에 알려지게 된 것이다. 당시 미국은 실용적 학풍이 주도하고 있어 그의 이론적인 내용을 이해할 수 있는 사람은 거의 없었고 오히려 독일에서 그의 논문을 번역해 읽었다고 알려져 있다.

학생들에게 매우 점잖게 대했으며 항상 단정히 옷을 입고 지냈으며, 여행도 거의 하질 않았다. 라틴어와 수학이라는 당시 가장 중요한 두 언어를 가지고 혼자서 매우 깊은 이론들을 만들어 냈다.

예일대에서는 물리·화학 분야의 최고 석학에게 기브스 석좌 교수직을 주고 있는데, 1968년 노벨 화학상을 수상한 노르웨이 태생의 라르스 온사게르가 1945년부터 1970년대 은퇴 전까지 석좌교수직을 유지했다. 온사게르 교수는 ‘아이징 모델’을 수학적으로 정확히 푼 업적으로 받았는데 그의 연구 업적 발표 당시에는 사람들이 제대로 이해하지 못했으나, 그 뒤에 여러 물리학자들의 재해석을 통해 비교적 널리 퍼지게 됐다. 필자가 예일대에 갔던 1982년에는 터키 출신 페자 귀르세이 교수가 그 자리에 있었다. 귀르세이 교수의 강의 전부를 수강했는데 모두 꼼꼼하면서 철학이 담긴 강의였다. 기브스가 강조했던 대수학 방법론의 전통을 살린 내용들이었다. 이들의 학문적 전통은 매우 엄밀하고 정확히 풀리는 수학적 체계로서 물리학과 화학의 핵심을 파고드는 이론을 정립했다는 데 있다. 가장 순수한 이론이면서도 그 파급효과는 엄청나다.

한국에서는 이론물리학과 수학마저도 좋은 업적을 위해 엄청난 연구비와 수많은 연구원을 마음대로 들여서 학문의 깊이를 넓히겠다는 시도가 있다. 그렇지만 뉴헤이븐 거리를 산책하면서 조용히 연구했던 기브스의 학문적 성취 근처도 가지 못했다고 생각한다. 140년 전 학문하는 것과 현대는 다르다고 항변하는 사람들이 있을 수 있으나 사실 순수 이론물리는 기브스처럼 생활할 수 있게 해주면 더 좋은 결과가 나오지 않을까 감히 생각해 본다.

학문적 유행이나 인기에 민감하고 연구비를 받아 여기저기 다니며 학술 활동을 하는 것은 평범한 학자들에게는 좋을 수 있으나, 진정한 창의적 인재들에게는 연구의 심연에서 깊이 생각하는 시간을 오히려 뺏는 것이 아닌가 한다. 덧붙여 기브스가 1903년에 사망하지 않았다면 1901년부터 수여하기 시작한 노벨상을 확실히 받았을 것이다.