역사상 가장 위대한 물리학자인 아인슈타인 이후 최고의 과학자로 손꼽히는 리처드 파인만(Richard Feynman, 1918
~1988)은 사람이 만든 이론 중 가장 정확하다는 양자 전기역학을 만든 최고의 과학자이자, 연구 업적 외에도 남다른 개성과 재밌는 일화와 함께 알려지면서 20세기 물리학자 중에서도 손꼽히는 천재로 기록되고 있는데요, 본인의 업적을 '사물을 가지고 놀면서 시간을 낭비한 일에서부터 나왔다'라고 말한 그의 특이함은 그 업적들과 함께 수많은 저서와 일화를 남겨 왔습니다.
리처드 파인만은 천재가 아니다?
수학과 과학에 남다른 재능을 가진 리처드 파인만은 다른 천재 물리학자들과는 달리 아이큐가 125에 불과 했다는데요, 아인슈타인 이후의 최고의 과학자라고 하지만 아인슈타인의 아이큐는 무려 180으로 그에 비교도 안 되는 아이큐를 가지고 있다는 것이 그의 노력과 창의성을 대신하는 결과라고 할 수 있을 것 같습니다. 파인만은 1935년 MIT(매사추세츠 공과대학)에 입학을 하고, 남다른 소질을 보였는데요, 그는 이론 물리학이 안고 있는 여러 가자 문제들을 해결하기 위한 수학적 연구를 상당히 많이 하였으며, 졸업 이후 프린스턴에 진학해 연구를 계속하게 됩니다. 여기서 또한 그의 기발한 일화들이 있는데, 프린스턴 대학권 시절 리처드 파인만은 개미가 먹이를 발견하는 모습을 관찰한 다음 자신의 식료품 통을 개미들의 공경으로부터 붕어하는 재주를 발휘하기도 했던 것이죠, 또한 재학 시절에는 무의식에 대한 리포트를 작성하기 위해 매일 밤 자신의 꿈을 치밀하게 관찰하기도 하였습니다. 이렇듯 그는 주변에서 일어나는 사소한 것까지 하나하나 꼭 풀어야만 직성이 풀리는 수수께끼로 보는 호기심의 천재성이 그를 천재 과학자로 만들었다고 할 수 있는 것입니다.
노벨상 아이디어는 접시 돌리기에서 얻게 된다
1945년 코넬 대학에서 일을 하던 파인만은 양자전기역학으로 본격적으로 관심을 갖기 시작하는데, 파인만이 양자 전기역학을 수정한 것은 저 후 물리학의 굉장한 사건으로 기록되어 있습니다. 리처드 파인만은 이후 "파인만 다이어그램"으로 불리는 독특한 접근법을 만들어서 전자와 광양자를 연구하는데, 전자가 흡수하거나 방출하는 광양자를 추적할 수 있었습니다. 파인만 다이어그램은 그에게 노벨상을 안겨 주었지만 이 아이디어는 생각지도 못한 곳에서 얻게 됩니다. 바로 날아가는 접시를 생각하면서 시간을 보낸 일인 것이죠, 파인만은 물리학에 그래픽을 도입하는 독특한 방법으로 그동안 어렵게 계산했었던 빛과 건자의 상호작용을 간단히 표현하는 방법을 발견해 낸 것입니다. 파인만의 방법은 가장 단순하면서 직관적이고 그의 다이어그램은 소립자와 관련된 문제들을 해결하는데 굉장히 광 범휘하게 이용되고 있습니다.
리처드 파인만의 [파인만 다이어그램]
리처드 파인만 양자전기역학을 수정한 것은 전후 물리학의 놀라운 사건이 되고 있는데요, 기존 이론이 틀렸다는 것이 아닌 언젠가 파인만이 설명한 대로 계산해서 해를 구하려고 하면 너무 풀기 어려운 복잡한 방정식으로 빠져든다. 제일 근사한 해를 얻을 수는 있지만, 수정하여 더 정확한 해를 구하려 하면 무한량들이 불쑥 튀어나오기 시작한다."는 것입니다. 전자가 전자기장 안에서 예측 가능한 방식으로 작용하는 것은 틀림없지만, 양자역학의 용어로 그것을 설명하기 위해서는 기본적으로 무한수의 양성자 - 우리의 감각으로 인식할 수 없기 때문에 가상의 입자들로 알려진 - 의 방출과 흡수에 말려들게 됩니다. 볼프강 파울리와 베르너 하이젠베르크와 같은 위인들이 숱한 시도를 거듭했지만 계산은 계속 불가능한 해를 산출했는데, 그런데도 그 근거가 된 이론은 공격할 수가 없었던 것이죠, 파인만의 독특한 접근법은 일련의 다이어그램을 써서 전자가 흡수하거나 방출하는 광양자를 추적할 수 있었습니다. 이들은 양자 전기역학이 기술하는 기본적인 운동들로, 파인만 다이어그램은 추상적 계산을 구체화하면서 숫자들은 '되틀 맞춤'하고 필요 없는 무한대를 제거할 수 있었던 것이죠, 이 '경로 적분' 방법의 결과로 양자 전기역학은 완전히 새롭게 만들어졌으며, 지금은 10~9까지 놀라운 정확도를 보이면서 계산을 할 수 있게 되었습니다. 파인만은 이 다이어그램으로 1965년 노벨 물리학상을 받게 됩니다.
