대칭과 아름다운 우주

아이슈타인의 상대성 이론을 탄생시킨 핵심 개념, '대칭'!
21C 새로운 교과서에 반드시 넣어야 할 우주의 아름다움을 미리 감상해보자

20세기의 학문적 성취(상대성 원리, 양자역학)는 곧 우리의 생활을 바꿀 것이다. 이를 대비한 새로운 수학ㆍ과학 교과서를 쓴다면 어떤 것이 추가되어야할까? 바로, 20세기 초 뇌터에 의해 확립된 ‘대칭의 개념’이다. 아인슈타인의 상대성 이론은 대중에게 비교적 잘 알려진 편이지만, 정작 그 이론을 탄생시킨 핵심 개념인 대칭성의 원리와, 수학 분야 '군론group theory'은 그만큼 논의되지 못했다.

대칭은 조금만 관심을 가지면 친숙해질 수 있는 직관적이고도 아름다운 개념이지만 국내의 일반적인 중ㆍ고등학교 교육 과정에서는 학생 스스로 깨닫기 쉽지 않다. 고등학교 과정을 졸업한 학생들의 세계관은 19세기 이전의 갈릴레오-뉴턴 식에서 끝나버리기 때문이다. 이러한 상황 때문에 물리학과 대학생들까지도 대칭의 개념을 이해하는데 어려움을 겪는다.

『대칭과 아름다운 우주』에서는 현대 수학과 물리학에서 핵심 개념으로 대두되었지만, 아직 학생들에게는 낯선 '대칭symmetry' 을 집중적으로 다루고 있다. 21세기 양자 기술 산업 시대에 대비하여 기획된 「대칭 시리즈」 마지막 편이기도 하다. 20세기 인류의 가장 위대한 지적 성취인 상대성 이론과 양자역학을 연결하는 표준모형을 창조하고, 21세기 양자 기술 산업 시대에 핵심적인 역할을 하고 있는 대칭을 경험ㆍ감상할 수 있는 좋은 기회가 될 것이다.