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빛, 과학과 예술의 경계를 허물다

글 우아영 과학 칼럼니스트, <평행세계의 그대에게> 저자

우주에서 가장 빠른 속도로 내달리며 세상을 비추는 입자이자 파동인 빛.
우리가 사물을 보고 색을 인식할 수 있는 것은 모두 물체에 부딪혀 반사된 빛이 망막에 닿은 결과다.
빛의 물리적 특성부터 양자역학과 상대성이론 발달, 예술가들이 표현해온 빛과 색채의 변화,
눈에 보이지 않는 파장의 빛을 활용해 일상을 바꾸는 현대 광학 기술까지, 빛의 다채로운 얼굴을 파헤친 콘텐츠를 소개한다.

＜빛이 매혹이 될 때＞

서민아 지음 / 인플루엔셜 펴냄

빛, 과학과 예술의 경계를 허물다

사과 실험으로 유명한 아이작 뉴턴은 사실 ‘광학’의 창시자이기도 하다. 일찍이 프리즘 실험을 통해 무지개가 일곱 가지 색으로 이뤄져 있다는 사실을 밝혀냈다. 이전의 과학자들은 색이 사물에 내재한 속성이라고 생각했다. 또는 빛이 사물에 닿을 때 변형돼 색이 만들어진다고 믿었다. 뉴턴이 전혀 다른 결론에 도달한 것이다. 순수한 흰색이라고 믿었던 빛 속에 다양한 색이 있다는 사실에 사람들은 큰 충격을 받았다.

볼프강 폰 괴테는 이 관점에 이의를 제기했다. 뉴턴의 색 이론이 지나치게 기계적이라고 말이다. 괴테는 인간이 색을 인식하는 과정에는 눈의 생리적 감각과 심리적 경험이 함께 작용한다고 주장했다. 이후 이어진 다양한 연구는 실제로 색 지각이 인간의 감각과 깊이 연결되어 있음을 보여주었다.

빛과 우주에 대한 인식이 확대되다

뉴턴과 괴테가 남긴 색채에 대한 논쟁과 탐구는 과학과 예술 모두에 깊은 영향을 미쳤다. 프랑스 화학자 미셸 외젠 셰브뢸은 색채의 대비와 조화에 관한 법칙을 정리했고, 이를 직접 배운 화가 조르주 피에르 쇠라는 색의 미묘한 변화가 만들어내는 시각적 효과를 탐구했다. 서로 다른 색을 작은 점들로 배치하는 그의 실험적 시도는 <에펠탑>이라는 작품에서 강렬하게 드러난다. <빛이 매혹이 될 때>라는 아름다운 제목을 단 이 책에는 이렇듯 빛과 자연의 본질에 대해 과학과 예술이 주고받은 밀도 높은 상호작용의 오랜 서사가 담겨 있다.

이 책을 최대로 즐기려면 먼저 저자에 대해 알 필요가 있다. ‘빛과 물질의 상호작용’을 연구해 박사학위를 받은 저자는 현재 서강대학교 물리학과 교수로 재직 중이다. 주요 연구 분야는 테라헤르츠 광학과 나노 과학. 그러나 그의 관심은 실험실에만 머물지 않는다. 휴일이면 붓을 드는 ‘일요일의 화가’이기도 하다. 예술가들과 협업해 과학 연구를 예술로 풀어낸 전시 <사용된 미래>(2019), <재난 감각>(2020), <데이터 정원>(2022)에도 참여했다.

실험물리학자로서 빛을 연구하기 위해 유럽의 작은 도시들과 미국 뉴멕시코주에 머물던 시기에 ‘빛의 화가들’을 더 깊게 탐구했다고 한다. 그 과정에서 과학자들과 화가들이 빛을 탐구해온 여정이야말로 현대 물리학과 현대 미술의 역사를 동시에 관통하는 이야기이며, 우리가 살아가는 세계를 만들어온 강력한 원동력이었다는 사실을 깨달았다고 한다. 그 사유의 결과물이 바로 이 책이다.

과학도 예술도 자연의 본질을 탐구한다

뉴턴이 무지개의 일곱 가지 색을 밝혀낸 이후 빛이 전자기파라는 사실이 알려졌고, 적외선·자외선·엑스선 등 눈에 보이지 않는 다양한 빛의 세계가 드러났다. 이어 빛의 파동성과 입자성, 양자역학 등장, 상대성이론에 이르기까지 빛에 대한 이해는 끊임없이 확장되었다. 책은 이러한 과학적 발견의 흐름을 따라가면서, 같은 시대의 예술가들이 빛을 어떻게 바라보고 어떻게 표현하려 했는지를 함께 보여준다. 동시에 예술의 실험과 상상력이 과학자들에게 새로운 질문을 던지고 시야를 넓혀주었다는 사실도 이야기한다.

이야기를 따라가다 보면, 과학과 예술이 서로 다른 길을 걷는 듯 보이지만 사실은 같은 곳을 향해 나아가고 있다는 결론에 닿게 된다. 만들어내는 결과물이 다를 뿐, 그들의 출발점과 지향점은 무척 닮았다는 것이다.

“과학자와 예술가 모두 자연의 원리와 본질을 탐구하는 순수한 마음에서 출발해 세상을 더 아름다운 곳으로 만들거나 혹은 느끼기 위한 목표를 향해 나아가는 사람들이다.” 빛을 이해하려는 과학자의 탐구와, 빛을 표현하려는 예술가의 시도는 결국 같은 질문에서 시작된다. 우리가 살아가는 이 세계를 어떻게 바라보고, 어떻게 이해하며, 어떻게 느낄 것인가. 이 책은 그 질문을 과학과 예술이라는 두 언어로 풀어내며, 서로 멀리 떨어져 보였던 두 세계가 사실은 오래전부터 같은 빛을 향해 걸어가고 있었음을 보여준다.

#뉴턴 #괴테 #쇠라

＜빛의 핵심＞

고재현 지음 / 사이언스북스 펴냄

물리학자 고재현의 광학 이야기

뉴턴의 프리즘 실험을 표현한 J. A. 휴스턴의 그림으로 꾸민 강렬한 표지가 책 내용을 요약한다. 디스플레이 광학, 조명, 분광학 등 ‘빛의 응용’과 관련된 연구를 수행해온 고재현 교수가 빛에 대한 모든 것을 응집했다. 빛이라는 하나의 주제를 통해 우주, 물리학, 응용 기술, 그리고 인류의 일상까지 이야기를 풀어낸다.

1부에서 빛의 기본적인 물리학을 살펴보고, 2부에서 인류가 빛을 어떻게 만들어서 활용했는지 다룬다. 3부에서는 중력파, 분광학, 우주탐사, 외계 행성 탐색 등 빛을 통해 우주와 물질의 비밀을 밝혀내는 현대 과학의 이야기가 이어진다. 마지막 4부에서는 일상적인 현상 속에 숨은 물리를 빛의 관점으로 설명한다.

#디스플레이 #우주탐사 #5G

＜색, 빛의 언어＞

악셀 뷔터 지음 / 이미옥 옮김 / 니케북스 펴냄

색은 어떻게 우리 삶에 영향을 줄까

세상은 색으로 가득 차 있고, 말로 다 표현하기 어려울 정도로 무궁무진하다. 우리는 늘 색에 둘러싸여 살아가며, 색으로부터 다양한 영향을 받는다.
독일 최고의 색채 전문가인 저자가 빛과 색이 우리 삶과 어떤 관계를 맺고 있는지 파헤친다. 그에 따르면 색은 우리의 생존 가능성을 높이는 중요한 신호체계다. 우리가 색을 인지하는 데 그토록 많은 에너지를 소비하는 이유가 여기에 있다. 색은 방향감각, 건강, 경고, 위장, 구애, 사회적 지위, 의사소통 등 우리 삶에 깊이 관여한다.

책은 우리의 색 감각이 어떻게 진화해왔는지, 눈이 어떻게 색을 보는지, 일상에서 흔히 마주하는 다양한 색이 어떤 상징적인 힘을 갖고 있는지 흥미롭게 풀어낸다.

#색채전문가 #뇌과학 #심리학

유튜브 찾아볼까?

빛은 당신이 생각하는 것보다 더 이상합니다.
빛이란 무엇일까요?

17세기부터 이어진 빛 연구의 여정

‘빛이란 무엇인가’라는 질문에 답하려 했던 과학자들의 실험과 추론, 그리고 논쟁의 역사를 따라간다. 17세기 천문학자 크리스티안 하위헌스가 빛을 에테르에서 진동하는 파동으로 설명한 이후 아이작 뉴턴의 입자설, 토머스 영의 간섭 실험과 광전효과 연구, 그리고 알베르트 아인슈타인과 에르빈 슈뢰딩거의 양자역학까지 이어지는 빛 연구의 긴 여정을 살펴본다.

#광자#파동#우주다큐

EBS 다큐프라임 빛의 물리학 시리즈

6부작으로 만나는 빛의 물리학

‘빛’이라는 키워드로 현대 물리학의 두 축인 상대성이론과 양자역학을 다룬 6부작 다큐멘터리다. 갈릴레이, 뉴턴, 맥스웰, 아인슈타인 등 역사상 가장 위대한 과학자들이 던진 탁월한 질문들과, 그에 답하고자 끈질기게 탐구했던 실험과 여정이 생생하게 담겨 있다. 같은 제목의 단행본으로도 출간되었다.

#상대성이론#원자#양자#끝