수원소년사건변호사 [김범준의 옆집물리학]천지 차이를 없앤 뉴턴 > 갤러리

수원소년사건변호사 100년 전 하이젠베르크와 슈뢰딩거가 작은 입자의 세상을 설명하는 양자역학을 처음 만들어냈다. 이들의 뒤를 이어 20세기 물리학의 발전을 주도한 다음 세대의 훌륭한 물리학자들이 있다. 헬륨의 초유체 현상에 대한 연구로 1962년 노벨 물리학상을 받은 러시아의 위대한 물리학자 레프 란다우도 이 중 하나다.
란다우에 얽힌 재밌는 일화가 전해진다. 물리학자답게 란다우는 선배 과학자의 업적의 위대함을 수학에 등장하는 로그값을 이용해 숫자로 표현했다. 100은 10의 제곱이어서 로그값이 2이고 1000은 10의 세제곱이어서 로그값이 3이다. 이처럼 로그값으로 1의 차이가 나면 원래값의 차이는 무려 10배가 된다. 로그의 척도를 쓰는 지진의 규모도 마찬가지여서, 규모 7인 지진에 비해 규모 8인 지진의 진폭은 무려 10배다.
물리학자의 업적과 지적 능력을 숫자로 표시한 란다우 척도에서는 값이 작을수록 더 위대한 물리학자다. 란다우는 뉴턴의 란다우 척도 값으로 0, 아인슈타인은 0.5, 그리고 양자역학의 창시자 하이젠베르크에게는 1의 값을 부여했다. 란다우 스스로는 자신에게 2.5를 주었다가 이후에 2로 바꿨다. 자신의 연구 성과에 대한 자부심이 시간이 지나면서 늘어난 것으로 보이지만, 어쨌든 자신은 뉴턴의 100분의 1에 불과하다고 평가한 셈이다. 란다우 척도는 재밌는 이야기 정도이지 정확한 계산이 아니다. 하지만, 란다우가 가장 위대한 물리학자로 뉴턴을 꼽은 것은 분명하다.
란다우뿐 아니라 나를 포함한 많은 물리학자가 위대한 물리학자로 뉴턴을 첫손으로 꼽는 이유가 있다. 세상에 존재하지 않았던 고전 역학을 처음 완성한 사람이 뉴턴이다. 학창 시절 배우는 세 개의 운동법칙을 제안했고, 질량이 있는 모든 물체 사이에 작용하는 보편 중력의 수학적 표현을 발견했으며, 이 둘을 결합해 온갖 운동을 인류 역사에서 처음으로 체계적으로 설명한 사람이다.
자신의 물리학을 만들어 가는 과정에서 필요하면 새로운 수학도 함께 만들어 냈다는 것도 내가 뉴턴에게 크게 감탄하는 이유다. 뉴턴은 자신의 고전 역학의 체계를 만들어 가면서 미적분학도 함께 만들었다.
수식 기호 위에 작은 점을 찍어 미분을 표시하는, 지금도 물리학자들이 널리 이용하는 표기법을 시작한 이가 바로 뉴턴이다. x 위에 작은 점을 찍을 때마다 뉴턴을 떠올릴 일이다.
뉴턴은 변분법의 수학을 처음 만든 사람이기도 하다. 중력장 안에 있는 물체가 두 점 사이를 가장 짧은 시간에 움직이는 경로를 찾는 문제를 처음 들은 뉴턴은 하룻밤 안에 변분법으로 답을 찾아 학술지에 익명으로 투고한다. 이 논문을 본 요한 베르누이는 “발톱 자국만 봐도 사자임을 알겠다”라는 말을 남기며, 뉴턴이 저자임을 금방 눈치챘다는 일화가 전해진다. 뉴턴은 “내가 더 멀리 볼 수 있었던 것은 거인의 어깨 위에 서 있었기 때문이다”라는 말을 남겼다. 이후의 모든 위대한 물리학자는 거인 뉴턴의 어깨 위에서 더 먼 곳을 본 이들이다.
인터넷에서 ‘뉴턴의 산’이라는 검색어로 쉽게 찾을 수 있는 그림이 있다. 둥근 지구 위 우뚝 솟은 산이 그려져 있고 산꼭대기에서 던진 물체의 여러 궤적도 표시되어 있다. 이 그림의 산을 물리학자는 ‘뉴턴의 산’이라고 부른다. 대충 그린 그림처럼 보이지만 그 안에 담긴 의미를 깨닫고 나면 정말 아름다운 그림이다.
산꼭대기에서 대포를 쏜다고 생각해 보자. 그리 빠르지 않다면 포탄은 포물선을 그리며 멀지 않은 산 아래 땅에 떨어진다. 속도가 점점 늘어나면 포탄은 더 먼 곳에 떨어지고 결국 저 멀리 지구 반대쪽에 떨어질 수도 있다. 이보다 속도를 더 빠르게 하면 어떨까? 산꼭대기에서 쏜 포탄은 결국 지구를 한 바퀴 돌아 다시 처음의 산꼭대기에 도달할 수도 있다. 뉴턴은 이 아름다운 그림 한 장으로 지면 근처에서 움직이는 물체의 포물선 운동이 지구 주위를 한 바퀴 도는 달의 원운동과 다르지 않다는 것을 직관적으로 보여주었다.
과학의 역사에서 처음으로 천상의 운동과 지상의 운동이 질적으로 같은 운동이라는 것을 찾아낸 이가 바로 뉴턴이다. 나와 뉴턴의 차이처럼, 비교할 수 없을 정도로 둘이 다르면 천지 차이라고 한다. 하늘과 땅이 정말 다르다는 것에 빗대어 둘 사이 큰 차이를 나타내는 말이다. 뉴턴은 처음으로 하늘과 땅에서의 운동이 같다는 것을 밝혔다. 하늘에서와 같이 땅에서도, 똑같은 물리학이 성립한다는 것을 보였다. 천지 차이를 없앤 사람이다.
강원 영월지역의 한 영농조합 간사를 살해한 혐의로 20년만에 재판에 넘겨져 무기징역을 선고받았던 60대 남성이 항소심에서 무죄를 선고받았다. 범행현장에서 발견됐던 ‘피묻은 족적’을 놓고 1심과 항소심이 각기 다른 판단을 했기 때문이다.
서울고법 춘천재판부 형사1부(이은혜 부장판사)는 16일 살인혐의로 기소된 A씨(60)에 대한 항소심에서 무기징역을 선고한 원심을 깨고 무죄를 선고했다.
1심은 20년 전 발견된 피묻은 족적과 A씨의 샌들모양이 일치한다고 봤지만 항소심의 판단은 달랐다.
피묻은 족적과 A씨 샌들 간의 일치성을 알아보기 위해 이뤄진 5번의 족적감정에서 ‘일치한다’는 결론은 3번 나왔다. 하지만 나머지 2번의 감정결과는 ‘양 족적 사이에 동일성을 인정할만한 개별적인 특징점이 없다’였다. 항소심 재판부는 이 감정결과에 주목했다.
재판부는 “감정인의 숙련도나 감정 기간, 방법의 차이점 등을 고려해도 일관되게 같은 결과가 도출되고 있다고 보긴 어렵다”라며 “개별 특징점을 발견해 족적이 같다고 본 3번의 감정도 그 특징점이 다른 것으로 보인다”라고 밝혔다.
이어 “지문이나 DNA 등 다른 보강자료 없이 오로지 족적 감정만 있는 상황에서, 족적 감정 결과만으로는 피고인을 이 사건 범인으로 판단하기에는 부족해 보인다”고 판단했다.
재판부는 수사기관에서 제출한 간접 증거들은 공소사실을 뒷받침하는 적극적 증거로도 불충분하다고 봤다. 또 A씨가 피해자를 살해했다고 인정할만한 증명력을 갖추지 못했다고 봤다.
A씨는 지난 2004년 8월 9일 오후 3시 30분에서 3시 45분 사이 영월군의 한 영농조합 사무실에서 둔기로 B씨(당시 41세·모 영농조합 간사)의 머리를 여러 차례 때리고, 흉기로 목과 배 등을 14차례 찔러 숨지게 한 혐의로 지난해 7월 재판에 넘겨졌다.
A씨는 범행직후 용의자로 지목됐지만 범행이 발생한 시점에 가족과 함께 물놀이를 간 사진을 제출하며 용의선상에서 벗어났었다.
장기 미제로 남아 있던 이 사건을 수사한 강원경찰청 미제사건 전담수사팀은 그러나 B씨가 피살된 곳에서 샌들 족적과 A씨 샌들의 특징점 17개가 99.9% 일치한다는 국립과학수사연구원의 감정 내용 등을 토대로 2020년 11월 검찰에 송치했다.
검찰도 3년 7개월 여에 걸쳐 보강조사를 한 뒤 A씨를 기소했고, 1심 재판부는 무기징역을 선고했다. 하지만 이번 항소심에서 무죄가 선고됨에 따라 A씨는 이날 곧장 풀려났다.
■ 영화 ■ 추락의 해부(OCN 무비즈 오후 1시10분) = 소설가 산드라는 남편 사무엘, 아들 다니엘과 함께 외딴 산장에 살고 있다. 어느 날 사무엘이 추락사하고, 시각장애가 있는 다니엘이 안내견과 산책을 하다 이를 발견한다. 경찰은 이 사건이 자살이나 사고사일 가능성이 작다고 보고 산드라를 유력한 용의자로 지목한다. 사무엘의 죽음에 관한 재판이 시작되면서 부부 사이의 갈등이 해부되기 시작한다.
■ 예능 ■ 어서와 한국은 처음이지(MBC 에브리원 오후 8시30분) = 한화 이글스 투수 라이언 와이스와 그 아내 헤일리 와이스, 헤일리의 부모님이 대전을 여행한다. 대전의 명물 빵집 성심당에서 기나긴 대기 시간 끝에 다양한 빵을 맛본다. 대전을 과학 도시로 만든 엑스포 과학공원을 관람하고 마스코트 꿈돌이 굿즈를 구매한다. 마지막으로 한화생명볼파크를 찾아 라이언의 선발 경기를 응원한다.

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