생각하는 방

데이비드 사울레스 교수는 1934년 영국에서 태어나 코넬 대학의 한스 베테 교수 밑에서 박사학위를 수여한 엘리트이다. 그는 한 층의 막 형태로 응집된 2차원 물질을 연구하던 도중 앞서 말한 모순점에 관심을 가지게 되었고, 입자물리학에서 응집물리학으로 연구 방향을 튼 코스털리츠 교수와 함께 연구를 진행한다. 그리고 바로 이 연구에서 수많은 과학자를 깜짝 놀라게 한 아이디어가 나온다. 이 아이디어를 알아보기에 앞서 위상수학이라는 전혀 새로운 개념을 알아보도록 하자. 몇몇은 응집물리학과 상전이를 말하다가 다루기에는 너무 관련성이 없는 것 아닌가 싶은 생각이 들 수도 있다. 아니, 사실 당시 물리학자의 대부분이 비슷한 생각을 했다. 하지만 오히려 전혀 관련 없어 보이는 위상수학이 물리학과 접하는 것이 사울레스의..

길에 지나가는 사람 한 명을 불러서 이런 질문을 해보자. 물질의 상은 왜 변하나요? 당신이 우연히 길을 지나가던 이 이야기의 주인공, 데이비드 사울레스를 부른 것이 아니라면, 아마 온도가 변해서 아닌가요? 같은 대답을 받을 것이다. 과학에 흥미가 있는 사람이라면 엔탈피와 엔트로피가 경쟁한 결과 아닌가요? 라는 대답을 받을지도 모르겠다. 여하튼 물질의 상태 변화는 초등 과학 수업을 들은 사람이라면 누구나 알고 있는 꽤 쉬운 내용이다. 그런데 이렇게나 쉬운 개념이 오랜 시간 수많은 과학자, 그중에서도 응집물리학자들을 골머리 앓게 했다고 한다면 믿겠는가? 우선 온도의 변화가 상전이를 일으키는 변수이기는 하나, 상전이의 근본적인 원인이라고 하기에는 부족한 면이 있다는 점을 짚고 싶다. 이는 마치 형광등을 보고 ..