이자도어 싱어: 수학과 물리학을 하나로 묶은 아티야-싱어 정리
담장 하나를 사이에 두고 서로 다른 꿈을 꾸던 두 천재의 고립된 세계
1960년대 초반의 대학 캠퍼스는 수학자와 물리학자가 한 식당에서 밥을 먹으면서도 전혀 다른 언어를 쓰던 기묘한 장소였습니다.
수학자들은 현실과는 상관없는 추상적인 기하학의 성벽 안에 갇혀 숫자의 순수함만을 찬양했습니다.
반면 물리학자들은 우주의 기본 입자를 찾기 위해 지저분한 계산 수식과 씨름하며 그들만의 거친 세상을 만들고 있었죠.
이들은 마치 같은 아파트에 살지만 복도에서 마주쳐도 인사조차 하지 않는 서먹한 이웃과도 같았습니다.
수학자들에게 물리학은 '근거 없는 추측의 나열'이었고, 물리학자들에게 수학은 '쓸데없이 복잡한 장식'에 불과했습니다.
이 거대한 학문의 장벽을 처음으로 넘겨다본 사람이 바로 미국의 수학자 이자도어 싱어였습니다.
싱어는 어느 날 영국의 천재 수학자 마이클 아티야를 만나 아주 단순하지만 위험한 질문을 던졌습니다.
"우리가 푸는 미분방정식의 해답 숫자가 사실은 그 공간의 모양과 연결되어 있지 않을까?"
이 짧은 의문이 훗날 수백 년간 떨어져 있던 수학과 물리학을 하나로 묶는 거대한 폭발의 시작점이 될 줄은 아무도 몰랐습니다.
당시 수학계는 구조를 중시하는 위상수학이라는 새로운 흐름이 지배하고 있었습니다.
위상수학이란 물체의 크기나 길이를 무시하고 '구멍의 개수'처럼 변하지 않는 성질만 따지는 학문입니다.
싱어는 이 딱딱한 수학적 성질이 물리적인 운동 법칙과 하나로 이어질 수 있다는 직관을 가졌던 것이죠.
하지만 당시 동료들은 싱어의 이런 시도를 무모하다고 생각했습니다.
서로 다른 두 분야를 합치려는 시도는 양쪽 모두에서 외면당하기 딱 좋은 일이었기 때문입니다.
싱어는 사람들의 시선에 아랑곳하지 않고 아티야와 함께 칠판 앞에 서서 아무도 가보지 않은 길을 그리기 시작했습니다.


