패러데이, 손

1. 책을 묶던 견습공

독자에게 책은 생각을 담은 물건이다. 제본소에서는 먼저 종이와 실과 풀이다. 종이를 반듯하게 펴야 하고 책등이 틀어지지 않게 묶어야 한다. 젊은 마이클 패러데이는 그 두 세계 사이에서 일했다. 남이 쓴 말을 한 권으로 묶고, 일이 끝나면 그 책을 펼쳤다.

1791년 런던 템스강 남쪽에서 대장장이의 아들로 태어났다. 1805년에는 조지 리보의 가게에서 제본을 배우기 시작했다. 학교에서 받은 교육은 많지 않았다. 그런데 작업대 옆에 다른 입구가 있었다. 백과사전의 전기 항목과 제인 마셋의 『화학 대화』가 그를 기다리고 있었다.

오랜 세월 뒤 마셋을 회상한 편지에서 그는 책을 이해한 기쁨만 말하지 않았다. 형편이 허락하는 작은 실험을 해보며 책의 설명이 실제로 맞는지 확인했다고 했다. 인쇄된 문장도 자신이 질문할 수 있는 대상이 되었다. 학위를 받을 때까지 그 질문을 맡겨둘 필요는 없었다.

가난한 소년이 천재성으로 성공했다는 이야기보다 이 대목을 기억하고 싶다. 가난이 특별한 눈을 주지는 않았다. 대학에 가지 못한 것도 지름길이 아니었다. 누군가는 지식을 읽기 쉽게 썼고, 누군가는 책을 접하게 했으며, 누군가는 강연을 들을 기회를 마련했다. 그는 그 틈으로 들어가 자기 판단을 길렀다.

1812년에는 험프리 데이비의 강연을 들었다. 필기를 정리하고 제본한 뒤, 과학 분야에서 일하고 싶다는 청과 함께 데이비에게 보냈다. 여전히 책을 묶는 일이었다. 그러나 그 책에는 주문받은 물건 이상의 것이 들어 있었다. 지금 자신이 할 수 있는 일과, 더 멀리 가고 싶은 마음이었다.

1813년 왕립연구소에 채용되었다. 박수를 받는 강연자가 아니라 실험실 조수로 출발했다. 기구를 준비하고 실험을 돕고 일상의 절차를 배워야 했다. 그래도 문은 열렸다. 다른 사람이 자연에 던진 질문을 읽는 데서 그치지 않고, 질문하는 일에 직접 참여할 수 있게 되었다.

이 손이 중요한 까닭은 손이 머리보다 정직해서가 아니다. 손의 용도가 평생 하나로 정해지지 않았기 때문이다. 제본공도 증거를 정리할 수 있고, 견습공도 문제를 만들 수 있다. 주어진 자리에서 벗어날 때, 그곳에서 배운 자신까지 버릴 필요는 없다.

2. 전선이 돌기 시작하다

1821년 전류가 흐르는 전선이 자석의 극 주위를 돌았다. 오늘날 전동기 같은 외장도 굉음도 없는 작은 움직임이었다. 그러나 뜻은 분명했다. 전기와 자기의 관계는 바늘을 한 번 기울이는 데 그치지 않고, 지속적인 기계 운동을 만들 수 있었다.

패러데이가 아무도 없는 곳에서 우연히 찾아낸 결과는 아니었다. 전해에 외르스테드가 전류 때문에 자침이 움직인다는 사실을 발견했고, 앙페르를 비롯한 연구자들이 그 관계를 조사하고 있었다. 패러데이는 연구 동향을 정리하며 문헌을 읽고, 남의 실험을 되풀이하고, 장치를 바꾸었다. 독서와 재현과 상상이 한 작업대에서 만났다.

논문뿐 아니라 작은 시연 장치도 다른 사람들에게 보냈다. 발견이 발견자의 방을 떠난 것이다. 다른 곳에서도 전류를 흘려 같은 운동이 일어나는지 볼 수 있었다. 패러데이의 눈만 특별히 믿을 만하다고 여길 필요가 없었다. 그의 주장에는 다른 손으로 확인할 길이 함께 붙어 있었다.

연구가 깊어지면서 그는 물체 사이의 공간에 더 주목했다. 우리는 양 끝만 보기 쉽다. 여기 자석이 있고 저기 바늘이 있다. 하나가 다른 하나를 끌어당긴다고 말한다. 그렇다면 그 ‘사이’에서는 무슨 일이 벌어질까. 주변 조건을 바꾸면 작용은 어떻게 달라질까.

자석 주변의 쇳가루는 곡선을 이루며 배열된다. 질문을 눈에 보이게 해주지만, 공간에 숨어 있던 실을 꺼내 보여주는 것은 아니다. 작은 철 조각들이 자기 작용에 반응하는 모습이다. 힘의 선은 관찰을 정리하고 다음 질문을 만드는 방법이 되었고, 장에 대한 생각은 오랜 연구 속에서 자랐다.

좋은 그림이 언제나 생각할 수고를 덜어주는 것은 아니다. 그동안 지나친 곳을 생각해볼 만한 곳으로 바꾸기도 한다. 패러데이에게 물체 사이는 더 이상 그림의 빈칸이 아니었다. 그곳에 실험을 놓을 수 있었고, 물리학의 설명을 다시 짤 이유를 발견할 수도 있었다.

3. 본 것을 남에게 건네다

패러데이는 대학에서 수학을 배우지 않았고 동료들이 쓰던 고등수학의 일부를 능숙하게 다루지 못했다. 실제로 존재한 한계다. 하지만 논문을 펼치면 자세한 설명과 측정, 비교와 추론을 만난다. 손이 우연히 찾은 것을 누군가 대신 설명해줄 때까지 기다리는 사람이 아니었다.

전기분해 연구는 그 점을 잘 보여준다. 얼마나 많은 전기가 흐르면 얼마나 많은 화학적 변화가 일어나는가. 측정할 수 있는 관계로 생각을 확인하고 제한했다. 새 이해를 표현할 이름도 필요했다. 전극이나 이온 같은 말 뒤에는 실험과 윌리엄 휴얼과의 대화가 있었다. 정확함을 만드는 도구는 하나가 아니었다.

우리는 어떤 언어를 구사하는 능력과 생각 자체를 혼동하기 쉽다. 수학은 단순한 포장이 아니다. 일상어로는 정확히 묻기 어려운 문제를 가능하게 한다. 그렇다고 도식, 절차, 비교, 반례가 생각을 하지 않는 것은 아니다. 첫 번째 언어가 서툰 사람이 다른 언어에서는 허락만 기다려야 하는 것도 아니다.

그는 실험실 밖 사람들에게도 설명하려 했다. 어린 청중 앞에서는 촛불 하나로 시작할 수 있었다. 초의 물질은 어디로 가는가. 불꽃은 어떻게 유지되는가. 공기는 무슨 일을 하는가. 너무 익숙해서 잘 보지 않던 것이 넓은 세계로 들어가는 길이 되었다.

초는 집에 돌아가서도 알아볼 수 있다는 장점이 있다. 과학이 사람을 주눅 들게 하는 일회성 공연에 갇히지 않는다. 강연자는 청중보다 많이 알지만, 그 차이는 걸어갈 길이 될 수도 있다. 아는 사람의 자리를 지키는 울타리가 되어야 할 이유는 없다.

그의 손은 설명에 참여했다. 장치를 놓고 변화를 보여주며 그것이 왜 중요한지 생각할 수 있게 했다. 가장 좋은 결과는 ‘저 사람만 할 수 있구나’라는 감탄으로 끝나지 않는다. 듣던 사람이 다음에는 자신이 어떤 질문을 해볼 수 있을지 궁금해지는 순간이다.

4. 8월 29일

1831년 8월 29일, 패러데이는 절연한 전선 두 묶음을 따로 감은 쇠고리를 사용했다. 한쪽은 전지에, 다른 쪽은 검류계에 연결했다. 두 회로 사이에는 직접적인 전기 연결이 없었다. 그런데도 두 번째 회로가 반응한다면 그 일이 어떻게 일어났는지 설명해야 했다.

전지를 연결하자 바늘이 움직였다가 돌아왔다. 전지는 계속 연결되어 있는데 바늘의 편향은 이어지지 않았다. 연결을 끊자 이번에는 반대 방향으로 잠깐 움직였다. 중요한 일은 기대했을지도 모를 안정된 측정값이 아니라, 연결하고 끊는 순간에 나타났다.

실험실 밖에서도 익숙한 어려움이다. 우리는 성과가 어떤 모습일지 미리 정해놓고 그와 다른 반응을 잡음으로 처리한다. 패러데이의 힘은 기대 없이 일했다는 데 있지 않다. 짧은 반응이 질문을 바꾸게 두었다는 데 있다. 왜 계속 흐르지 않는가뿐 아니라, 왜 바로 그때는 흘렀는가를 물었다.

이런 닫힌 도체 회로에서는 자기선속의 변화가 유도 전류를 만들 수 있다. 자석을 코일 안팎으로 움직이는 실험은 관계를 더 쉽게 보여주었다. 움직일 때 반응하고, 멈추면 같은 정적인 배치에서 전류가 끝없이 나오지는 않는다. 변화는 중요한 일을 방해하는 것이 아니라 중요한 일 그 자체였다.

같은 해에는 회전하는 구리 원판으로 발전을 연구했다. 아무것도 없는 데서 에너지를 꺼내는 일은 아니었다. 원판을 돌리려면 기계적 일이 필요했다. 에너지를 바꾸는 길이 열린 것이다. 규모와 효율, 송전과 신뢰성 같은 문제는 훗날 기술자들이 풀어야 할 일로 남았다.

오늘날 발전기와 변압기에서 그 뒤의 길을 알아볼 수 있다. 그러나 역사를 거꾸로 볼 때도 조심해야 한다. 쇠고리는 현대 도시를 작게 줄인 모형이 아니었다. 패러데이가 미래의 전등을 하나하나 예상해야 실험에 가치가 생기는 것도 아니다. 먼저 바늘 하나의 움직임이 설명을 요구하고 있었다.

발견은 때로 그렇게 시간 속으로 들어온다. 몇 초가 지나면 다시 조용해 보인다. 하지만 그 몇 초를 정성껏 남겨두면 고요함 자체의 의미가 달라진다. 오래 남는 변화가, 오래 머무를 수 없는 편향에서 시작되었다.

5. 데이비가 열어준 문

데이비는 그를 도왔다. 강연으로 마음을 사로잡았고, 추천으로 일자리를 얻도록 했으며, 유럽 여행으로 과학자와 실험과 토론을 만나게 했다. 시간이 흐른 뒤 돌아보아도 청년 패러데이가 과학에 들어서는 길에는 그 스승의 모습과 그가 내준 자리가 있다.

도움이 사회적 서열까지 지워주지는 않았다. 1813년부터 1815년까지의 여행에서는 과학 조수의 일과 하인에 가까운 심부름이 겹쳤다. 같은 과학 문제를 이야기하는 사람들이 생활에서는 전혀 다른 자리에 놓일 수 있었다. 일할 기회를 얻는 것과 동등한 사람으로 인정받는 것은 다른 일이었다.

모욕에 위대한 사람을 키워냈다는 공로를 줄 필요는 없다. 어려움이 자동으로 사람을 성장시키지도 않는다. 그 경험은 후원자나 조직이 누군가의 능력을 받아들이면서도, 그 능력이 독립적으로 말할 수 있는 자리는 제한할 수 있음을 보여준다.

나중에는 전자기 회전 연구에 월러스턴의 착상과 공로 표시를 둘러싼 논란도 얽혔다. 긴장은 살펴볼 수 있지만 데이비의 내면 전체를 질투 하나로 설명할 수는 없다. 패러데이가 독립한 연구자로 성장했다는 것은 분명하다. 그 길이 늘 친절하고 매끄러웠던 것은 아니라는 점도 남는다.

스승에게 감사할 때 가장 어려운 일은 그때 내밀어준 손을 기억하면서도 앞으로의 방향을 영원히 맡기지는 않는 것인지 모른다. 패러데이는 스스로 판단해야 했다. 스승이 대신할 수 없고, 과거의 도움으로 제자의 미래 발견을 모두 소유할 수도 없다.

두 사람은 고정된 역할보다 크다. 문을 열어주는 사람도 자기 시대의 위계에 묶일 수 있다. 도움받은 사람은 감사하면서 처음 허용된 자리보다 멀리 갈 수 있다. 두 면을 함께 남겨두면 교훈을 위해 세운 무대가 아니라 사람 사이에서 실제로 있었던 관계가 보인다.

6. 작업대는 섬이 아니다

패러데이는 실험 기록의 문단에 번호를 붙여 마지막에는 16041에 이르렀다. 독립적으로 완결된 실험이 그만큼 있었다는 뜻이 아니다. 무엇을 했고 무엇을 바꾸었으며 무엇을 보고 왜 다음으로 갔는지 따라갈 수 있는 기록의 사슬이었다.

번호는 소박하지만 힘이 있다. 영감은 한순간의 모습으로 전해지기 쉽다. 기록은 다시 확인한 일, 생각을 고친 일, 잘되지 않은 일까지 남긴다. 뒤에 온 사람은 판단이 만들어진 곳까지 되돌아가 이의를 제기할 수 있다. 기억 하나에 감당할 수 없는 짐을 맡기지 않아도 된다.

작업대 주변에는 다른 사람들도 있었다. 찰스 앤더슨은 오랫동안 그를 도왔고, 패러데이는 발표한 연구에서 그의 세심함과 꾸준함과 정확성에 공개적으로 감사를 표했다. 장치가 작동하려면 준비와 유지와 협력이 필요하다. 그 노동을 지워 천재를 돋보이게 하면 오히려 발견의 현장에서 멀어진다.

아무 생각 없이 이것저것 만지다가 우연을 법칙으로 만든 것도 아니다. 자연의 여러 작용이 어떻게 연결될지에 대한 생각이 실험을 이끌었다. 결과는 그 생각을 고치게 했다. 머리가 손보다 조금 앞서가고, 손이 얻은 증거가 머리를 다시 불러왔다. 둘은 번갈아 앞에 섰다.

예전의 광학 유리 연구는 기대했던 실용적 성공에 이르지 못했다. 그러나 남은 무거운 유리 일부가 나중의 다른 질문에 쓰였다. 1845년 적절한 유리를 자기장에 두고 편광을 통과시키자 편광면이 회전했다. 빛과 자기 사이의 관계를 실험으로 확인할 수 있게 되었다.

모든 실패가 언젠가 보상받는다는 약속은 아니다. 그렇지 않은 실패도 많다. 중요한 것은 첫 번째 용도가 재료의 가능성을 다 쓰지는 않았다는 점이다. 광학 제품으로는 아쉬워도 다른 질문 속에서는 새롭게 보일 수 있다. 지난 노동이 아직 쓰임을 모르는 지식을 남길 때도 있다.

앞선 글에서 만난 아리스토텔레스를 여기로 초대한다고 해서 누가 상대의 세계 전체를 무너뜨렸는지 다툴 필요는 없다. 한 사람은 설명과 분류의 오래가는 도구를 만들고, 다른 사람은 새로운 관찰로 질문을 재배치한다. 사유가 사상가보다 오래 사는 것은 뒤에 온 사람이 다르게 사용할 수 있기 때문이기도 하다.

7. 다른 언어가 오다

1855년부터 1856년에 걸쳐 젊은 제임스 클러크 맥스웰이 패러데이의 힘의 선을 다룬 연구를 발표했다. 1857년 3월 25일 패러데이는 감사 편지를 썼다. 이 문제에 그렇게 강한 수학적 힘이 적용되는 것을 보고 처음에는 거의 겁이 났다가, 문제가 그것을 잘 견디는 데 놀랐다고 했다.

그 편지가 감동적인 것은 노인이 드디어 합격증을 받았기 때문이 아니다. 패러데이에게는 이미 많은 발견과 논증과 과학적 명성이 있었다. 오래 붙잡았던 질문이 다른 사람의 작업 안에서 더 열리고 있었다. 자신이 가장 익숙한 방식도 아니었다. 거리가 있음을 인정하면서 기뻐할 수 있었다.

맥스웰도 그림의 선을 기호로 베껴 쓴 것이 아니었다. 모형과 비유를 고르고, 다른 연구자의 성과를 받아들이고, 새로운 이론적 관계를 제안했다. 1860년대 연구에서는 전자기적 전파와 빛의 관계가 한층 더 나아갔다. 창조적으로 이어받는 일은 출발점을 보존할 뿐 아니라 바꾸기도 한다.

두 사람의 차이를 순위로 만들 필요는 없다. 패러데이는 붙잡기 어려운 문제를 실행하고 비교할 수 있는 실험으로 옮길 수 있었다. 맥스웰은 수학으로 더 넓은 관계를 발견했다. 각 능력에는 고유한 어려움이 있었고, 둘 다 새로운 증거와 생각 앞에서 계속 검토되어야 했다.

협력에는 털어놓기 어려운 두려움이 생기기도 한다. 당신이 내가 못하는 일을 할 수 있다면 내 작업은 부족했던 것일까. 편지는 더 넓은 태도를 보여준다. 패러데이는 거리를 인정하고도 기대했다. 자기 논문을 더 보내고 답을 기다렸다. 물러서지도, 익숙한 말로만 대화하자고 요구하지도 않았다.

남이 내 작업을 내가 닿지 못하는 곳으로 가져가도록 허락하는 일은 겸손을 연기하는 것이 아니다. 내 소유만은 아닌 미래를 작업에 주는 일이다. 맥스웰도 훗날 수정되고 다시 표현되고 더 멀리 이어질 것이다. 두 사람의 만남이 과학의 마침표는 아니었다.

다음 글에서는 방정식이 적힌 종이 앞으로 가보자. 지금은 한쪽에 맹목적으로 움직이는 손, 다른 쪽에 설명하는 머리가 있었다고 기억하지 않았으면 한다. 두 가지 온전한 사고방식이 서로의 힘을 빌릴 수 있는 자리를 찾았다.

8. 일요일과 실험실

패러데이는 샌디먼파 그리스도인이기도 했다. 작은 교회 공동체는 성경과 공동생활, 신자 사이의 책임을 중시했다. 믿음은 성공한 뒤에 붙인 장식이 아니었다. 자란 집과 결혼과 일상적인 습관 속에 자리 잡고 있었다.

자연에 질서가 있고 여러 작용이 연결될지 모른다는 믿음은 연구자의 인내를 북돋을 수 있다. 그러나 실험 결과를 결정하지는 못한다. 통일성을 향한 기대는 구체적인 관계를 시험하는 자리로 가야 한다. 연결을 찾지 못할 때 신앙심으로 바늘을 더 움직이게 할 수는 없다.

여기는 스피노자를 만날 수 있는 곳이지만 같은 사람으로 만들어도 되는 곳은 아니다. 신과 자연과 종교에 대한 두 사람의 이해는 달랐다. 각자 자기 삶을 진지하게 꾸렸다는 사실을 보기 위해, 결국 같은 것을 믿었다고 선언할 필요는 없다.

1821년 세라와 결혼했다. 한참 뒤 그는 명예를 기록한 책에 결혼 날짜를 더하고, 그 일이 준 행복과 영예가 거기 적힌 다른 일들보다 크다고 썼다. 삶에서 중요한 모든 것이 나중에 교과서가 그어놓은 중심선 위에 있지는 않다.

틴들이 기억하는 패러데이는 피곤해 보이는 동료를 찾아와 위층에서 차를 마시자고 하던 사람이기도 하다. 실험실에는 발견만 아니라 사람이 있었다. 누군가는 쉬어야 했고, 누군가는 그것을 알아보았다. 논문으로 발표할 결과가 아니라고 해서 그 배려가 하찮아지지는 않는다.

그를 인간적으로 그리기 위해 엄격함을 줄일 필요는 없다. 엄격함과 온기는 함께 있을 수 있다. 증거 앞에서는 바람이 결과를 대신하지 않게 하고, 사람 앞에서는 성과가 그 사람 전부를 차지하지 않게 한다. 실험을 준비한 손이 기구를 내려놓고 차를 마시러 오라고 부를 수도 있다.

9. 손

말년에는 건강과 기억력 문제로 일을 서서히 줄였다. 1858년 햄프턴코트 근처에 거처를 받았고 1867년 8월 25일 그곳에서 세상을 떠났다. 왕립연구소가 오랜 연구와 가정생활을 담았다면, 늦은 날들은 다른 집에서 조금 더 천천히 흘렀다.

대장장이의 아들이자 제본을 배운 사람이 남긴 것은 기구만이 아니었다. 다른 이들이 계속할 수 있는 일이었다. 전기를 쓰는 모두가 그의 이름을 알아야 하지는 않는다. 뒤의 물리학자가 그의 모든 상상을 받아들일 필요도 없다. 작업은 주인 안에 갇히지 않았기 때문에 멀리 갈 수 있었다.

이제 역사 자료를 떠나 이 연작의 상상 속 다리로 가보자. 작은 탁자가 놓여 있다. 패러데이는 코일을 내려놓고 자신이 왜 위대한지부터 설명하지 않는다. 모두에게 바늘이 잘 보일 위치를 찾는다.

아리스토텔레스가 다가와 기구 배치와 곧 시작될 설명을 살핀다. 이것은 어떤 관계인가. 실제로 일어났음을 어떻게 확인하는가. 서로 다른 질문에서 출발해도 좋다. 두 사람 사이의 긴 세월이 질문들까지 같은 탁자를 쓰지 못하게 하지는 않는다.

패러데이가 자석을 움직이자 바늘이 반응한다. 멈추자 돌아간다. 그는 조용한 순간도 숨기지 않는다. 움직이지 않았다는 사실 역시 보여줄 일의 일부다. 좋은 설명은 자기 승리처럼 보이는 장면만 골라 만들 수 없다.

누군가 해보고 싶어 한다. 그는 자리를 비킨다. 다음 손은 덜 익숙해서 조절이 필요하고 연결을 잘못할 수도 있다. 그래도 곧바로 기구를 도로 가져오지 않는다. 자기가 멋지게 시연하는 일과 다른 사람이 조금씩 배우도록 돕는 일에는 서로 다른 인내가 필요하다.

세라가 곁에 있다. 그가 의자를 옮기자 그녀가 웃는다. 둘은 조용히 앉아 새로 만난 사람들 이야기도, 자기들만 관심 있는 작은 이야기도 나눌 수 있다. 함께 살아온 사람들의 시간이다. 과학에 쓸모가 있다고 증명할 필요는 없다.

스피노자도 있지만 두 사람은 믿음을 하나로 합치려 서두르지 않는다. 함께 바늘을 보고, 관찰한 것을 이야기하고, 동의하지 않는 부분은 남겨둘 수 있다. 같은 대상을 보려고 먼저 같은 사람이 될 필요는 없다.

다리 건너편에서 종이를 든 젊은이가 걸어온다. 맥스웰은 앉기도 전에 장치를 살피고 있다. 패러데이는 자리를 조금 넓힌다. 그 종이에 자신이 읽기 힘든 내용이 적힐 수도 있음을 안다. 그래도 여기서 함께 시작할 수 있다.

종이는 코일을 덮지 않고, 코일도 종이를 눌러두지 않는다. 관계를 잘못 적었다면 고쳐 쓰고, 장치가 충분하지 않다면 다시 준비할 수 있다. 어느 쪽도 자신이 걸어온 길을 지키려고 상대를 침묵시킬 필요가 없다. 탁자에는 두 가지 일을 놓을 자리가 있다.

패러데이가 손을 놓는다. 모든 일이 끝나서가 아니다. 다른 손이 벌써 탁자 위로 뻗어왔기 때문이다.