생일에 다시 생각해보는 마이클 패러데이 - 그는 실험에만 뛰어났을까?

글쓴이
최성우
등록일
2017-09-22 13:35
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9월 22일은 영국의 위대한 과학자 마이클 패러데이(Michael Faraday; 1791-1867)의 탄생일이다. 정규 교육을 거의 받지 못하고 제본공 등을 전전하면서도 과학에의 꿈을 버리지 않고 매진한 끝에, 당대 최고의 과학자가 된 그의 인생이야기는 특히 감동적이다. 또한 그를 과학자의 길로 이끌어준 험프리 데이비(Humphry Davy; 1778-1829)의 질시와 견제를 뚫고서 스승을 능가하게 된 청출어람(靑出於藍)의 사례 역시 필자의 예전 글에서 언급한 바 있다.
 그러나 패러데이의 업적과 아울러, 그에 대해 다시 조명해야할 부분들이 여전히 더 있다. 먼저 그가 실험에는 뛰어났지만 이론에는 서툴렀다는 평가가 과연 올바른가 하는 점이다. 패러데이는 정식 수학교육을 거의 받지 못한 탓에, 당대의 동료과학자들로부터 “패러데이 선생은 실험가로는 최고지만 이론가로는 낙제”라는 평을 자주 들었고, 후대의 과학자들 역시 비슷한 견해를 피력하였다. 탁월한 SF작가이자 과학저술가였던 아이작 아시모프(Isaac Asimov; 1920-1992)도 ‘아이작 아시모프의 과학 에세이’라는 책에서 패러데이를 실험에만 뛰어나고 이론에는 취약했던 과학자의 대표적 예로서 언급한 바 있다.

 그러나 커다란 의문이 남는다. 그가 수학적 표현에는 다소 서툴렀다는 측면은 인정하다고 하더라도, 이론에 취약한 과학자가 과연 숱한 중대한 발견을 이룩하고 과학 법칙들을 정립하는 것이 가능한 일일까? 그는 염소의 액화, 벤젠의 발견 등 화학 분야에서도 여러 업적을 남겼지만, 물리학, 특히 전자기학 분야에서는 중요한 발견들을 무더기로 이룩하였다. 전자기유도(패러데이의 법칙)의 발견, 발전기의 발명, 전기분해법칙의 발견 등이 대표적이지만, 그밖에도 너무 많아서 일일이 열거하기 어려울 정도이다. 독일의 어느 물리학자는 “패러데이는 진리를 냄새 맡는 코를 가지고 있는 것이 틀림없다.” 라고 칭송한 바 있다. 만약 그 당시에 노벨상이라는 제도가 있었다면 그는 이 상을 몇 번 수상하고도 남았을 것이다.
   
 물론 오늘날에도 그렇지만 당시의 물리학 이론들이 대부분 수학적 방식으로 표현되었기 때문에, 다른 물리학자들이 수학적 언어가 아닌 방식으로 표현되는 패러데이의 이론을 제대로 이해하기 힘들었을 가능성은 있다. 이와 관련하여, 패러데이의 업적 등을 바탕으로 전자기학을 집대성하고 체계화한 물리학자 맥스웰(James C. Maxwell; 1831-1879)을 함께 조명해볼 필요가 있다.
 패러데이와 맥스웰, 두 사람은 여러 가지 측면에서 대조적인 인물로 얘기된다. 자수성가한 패러데이와는 달리, 부유하고 교육열이 높은 집안에서 자란 맥스웰은 어려서부터 좋은 교육을 받고 케임브리지대학 등 명문대학에서 공부한 바 있다. 또한 맥스웰은 어린 나이에 당대의 어려운 수학문제를 해결하여 세상을 놀라게 했을 만큼 수학에도 천재적인 재능을 지닌 물리학자였다.
 맥스웰이 그 유명한 ‘맥스웰 방정식(Maxwell Equation)’을 세운 후 패러데이에게 의견을 묻는 편지를 보냈을 때, 패러데이는 자신의 이론을 수학적으로 표현한 그 공식을 처음에는 제대로 이해하지 못했다고 한다. 그러나 두 사람은 함께 전기력선과 자기력선의 전달, 전자기파의 존재 등에 대해 연구해왔다. 두 사람은 주로 편지를 통하여 서로의 생각을 주고받으며 상대방을 격려하기도 했는데, 40년의 나이차를 넘은 두 과학자의 아름다운 우정은 후세 사람들에게도 좋은 귀감이 되고 있다.

 맥스웰은 다음과 같이 말한 바 있다. “패러데이와 함께 연구하는 동안, 나는 그의 방법이 비록 수학적 기호의 형식을 갖추지는 않았지만 역시 수학적이라는 것을 깨닫게 되었다.” 즉 패러데이가 실험에만 뛰어난 것이 아니라, 이론가로서도 탁월한 과학자라는 것을 정확히 꿰뚫어 본 셈이다. 전기력선과 자기력선이 고무줄과 같은 파동의 형태로 전달될 수 있다는 패러데이의 ‘이론’은 결국 맥스웰에 의하여 수학적 표현으로 완성되었고, 오늘날 맥스웰의 방정식이라 부르는 중요한 공식이 탄생하여 전자기파라는 파동의 존재를 예언하고 빛도 전자기파의 일종임을 알 수 있게 되었던 것이다.
 따라서 패러데이가 이론에는 서툴렀다는 것은 대단히 잘못된 편견일 뿐이며, 위에서 언급한 아시모프 박사조차도 기존의 편견에서 자유롭지 못했던 듯하다. 수학의 대가였던 맥스웰이 역설적으로 패러데이 이론의 가치를 제대로 발굴했다면, 패러데이의 수학실력을 폄하했던 당대의 다른 물리학자들이야말로 실력을 제대로 갖추지 못했던 것은 아니었을까?

                                                                                By 최성우

이미지1: 맥스웰 방정식이 새겨진 동판 ⓒ FF-UK
이미지2: 패러데이가 발명한 최초의 발전기인 패러데이 디스크

  • Kisha ()

    천재들끼리는 통하는 것이 있는것 같아요 재능있는 사람들 부럽습니다

  • 최성우 ()

    참고로 한가지 첨언하자면, 맥스웰 방정식은 맥스웰이 처음에 선보였을 때에는 훨씬 복잡한 형태였습니다.
    이미지에 나온 것과 같은 간략한 벡터방정식의 형태는 맥스웰 사후에 같은 영국의 물리학자이자 전기공학자였던 올리버 헤비사이드(Oliver Heaviside; 1850-1925)에 의해 정립되었습니다...

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