과학과 예술로 보는 세계

이중슬릿 실험과 뒤샹의 '샘'

뒤샹의 '샘'

이중 슬릿 실험의 이미지

과학과 예술은 어쩌다 한 번씩만 만날 수밖에 없는 견우와 직녀처럼 생각될 수 있지만, 실상은 꽤 다른 것만큼 밀접하기도 합니다.

과학은 가설과 실험을 통한 증명으로 완성되는 학문이라고 하면, 예술적 주장과 실험은 작품에 함께 실려 있고 증명은 제도 내의 담론과 관객에 의해 구성되는 점에서 차이가 있습니다. 하지만 역사적 층위의 변화를 고려할 때 이 둘은 양상은 다르지만 항상 같이 호흡해 왔습니다.

본론에 들어가기 전에 미술의 사회적 분화를 약식으로 살펴보면, 서양의 중세 때까지만 해도 화가는 피렌체의 '의사 및 약종상 길드'나 유럽 전역의 '성 루카 약종상 길드'에 속해 있었습니다. 화가를 예술가로 보기보다 직능 장인으로의 기능인으로 분류했고, 화가들이 다루는 재료나 안료도 이 분야에 속해 있었기 때문에 어떻게 보면 자연스럽다고도 할 수 있겠죠. 중세가 끝나고 뭉쳐져 있던 수학, 과학, 인문학 등이 각각의 방향으로 흩어졌듯, 미술도 그렇게 하나의 분리된 사회적 체계로 정착되기 시작했습니다. 이는 다시 산업혁명과 자본주의의 성숙과 맞물려 더욱 분화된 결과로, 우리는 현재의 과학과 예술을 분리해서 바라보는 일반적 시각이 자리 잡은 셈입니다. 말하자면 미술도 그 뿌리가 재료의 물성을 다루는 과학적 기초에 근거하고 있었다고 보는 것이 어느 정도 타당한 셈이죠.

다시 본론으로 들어와서, 20세기 초 이론물리학계에서 아인슈타인이 나타나 지상의 물리적 인과관계를 천상의 우주까지 확장시키는 결정론으로 스타가 되었지만, 뒤이어 보어나 하이젠베르크의 비결정론적 양자의 세계가 사실 현재의 우리의 실생활에 쓰이는 전기전자적 기기의 기초적 이론이 되고, 현재 값이 천정부지로 뛰어오른 메모리 반도체의 미세화 공정을 가로막는 양자 터널링 현상을 정확히 예측해 내었습니다. 말하자면 디지털 세계관의 기본적 이론이 100여 년 전에 이미 수립된 것이나 마찬가지이죠. 이 양자 이론은 2차 세계대전의 마침표를 찍는 핵분열 폭탄으로 제조되어 현재의 세계 질서로 재편시키는 데도 큰 역할을 했습니다.

예술도 20세기 초에 큰 변혁을 겪었습니다. 1차 세계대전 발발 이후, 기존의 질서로 도저히 담지 못하는 세계의 불합리성과 파편화된 주체를 표현하기 위해 그 이전 세계의 예술적 지층과 확실히 다른 종류의 것이 양산되는데, 다다이즘을 필두로 한 미래파, 야수파, 입체파 등등의 사조들이 그 대표적인 예일 것입니다. 2차 세계대전을 거치며 이 양상은 더욱 심화되어 작가의 신체, 사회 제도, 역사, 철학까지도 예술의 분야로 포섭되기 시작합니다.

보어와 아인슈타인이 제5, 6차 솔베이 회의에서 벌였던 논쟁들은 결정론적 세계관의 확장과 새로운 비결정론적 세계관의 충돌이었습니다. 그들은 서로의 사고실험을 통해 논박을 벌였지만 결국 논쟁은 보어의 주장에 추가 기울었고, 아인슈타인은 절치부심하며 생의 마지막까지 자신의 주장을 해결하려 노력했지만 결코 숙제를 풀지 못했습니다.

이와 유사한 일이 미국 미술계에서도 벌어집니다. 1차 세계대전을 피해 미국으로 왔던 마르셀 뒤샹은 독립작가리그전의 운영위원이자 작가로 변기에 'R. Mutt'라 서명하고 이 전시회에 출품하였지만, 다른 운영위원들에 의해 예술로서의 가치를 인정받지 못해 출품이 거부됩니다. 그가 ‘망막적 사기’와 같은 착시적 미술을 거부하고 인간의 생각에 직접 작용하는 예술을 주창함으로써 기존 예술계의 관성과 충돌을 벌였고, 이 ‘샘’의 제출과 거부가 도리어 하나의 사회제도적 행위예술의 하나로 받아들여지는 과정 속에서 뒤샹은 당당하게 현대미술의 아버지라는 칭호까지 받게 됩니다.

현대 물리학의 가장 유명한 실험 중의 하나는 빛의 이중성을 증명하기 위한 이중슬릿 실험일 것입니다. 관찰자 효과로 인한 빛의 입자와 파동의 이중성이란 빛은 관찰 여부에 따라 입자로도 파동으로도 보인다는 것입니다. 그것은 곧 고전물리학의 결정론적 세계관을 불확정성의 세계로의 인식 전환을 이루는 데 큰 역할을 했는데, 뒤샹의 샘도 그와 같다고 할 수 있겠습니다.

화장실에 있는 평범한 사물이 작가에 의해 미술 용어로서의 ‘오브제(objet)’로 치환되면서 벌어지는 인식론적 전환이 가져다주는 상징은 빛의 이중슬릿 실험과 맞물려 있습니다. 이런 빛의 이중성을 ‘샘’에 적용해 보면 변기로 볼 것인지 예술 작품으로 볼 것인지는 관찰 방식에 달려 있으며, 세계의 속성은 정해져 있는 것이 아니라 불확정적이라는 깊은 연관성을 갖게 됩니다.

하지만 고전물리학이 확립해 놓은 항구적 세계관은, 아인슈타인이 예언한 중력 파동을 100년이 지난 지금에야 겨우 측정 장비를 갖추고 항성의 붕괴에 따른 중력 변화를 측정해 내고 있듯이 여전히 작동하는 견고한 세계이기도 합니다. 이 두 세계관의 충돌을 물리학적 연결을 위한 끈 이론, 다중 세계 등의 여러 가지 이론들이 있습니다만 아직 증명되지 못한 채 양립하고 있습니다.

앞서 살펴본 결정론과 불확정성의 대립과 유사하게 요즘의 세계 정세를 보면 확정론적, 교조적 세계관과 지역적, 주체적 파편화가 극단적으로 대립하고 있는 듯한 모습이 보입니다. 저는 이 결과도 주체의 다양화, 즉 지역적 파편화로 귀결이 될 가능성이 높다고 보여집니다. 물론 여기에는 자본주의와 에너지, 해묵은 종교 논쟁 등이 뒤얽혀 있지만, 20세기 초의 인식론적 대결이 벌어진 그 배후의 에피스테메가 여전히 작동하면서 아직도 지금 우리가 살고 있는 세계에 대한 지배적 인식은 크게 바뀌지 않은 것 같습니다.

세계 인식을 둘러싼 과학과 예술의 흐름을 추적하다 보니 저의 뇌의 사고 관성이 다소 엉뚱하게 현재의 세계 정치 지형까지 확장되는 결과까지 초래했는데, 제 머릿속에는 이것들이 분리되지 않고 한꺼번에 뭉쳐져 있는 것이 써놓고 보니 알 수 있겠습니다. 어떻게 보면 당연한 결과일 수도 있겠지요. 뉴스를 접하고 오늘을 살아간다는 것이, 결코 과학과 예술 등을 통해서 제가 이해한 세계와 동떨어져 있지 않고 실존적 현존 상태로 저를 유지시키기 위한 무의식적인 작동 상태일 수도 있지 않을까요.

The World Seen Through Science and Art: The Double-Slit Experiment and Duchamp's by Neulsimsim Mar 20. 2026

Science and art might seem like the Cowherd and the Weaver Girl—destined to meet only rarely. In reality, however, they are as intimately connected as they are different. If science is a discipline perfected through proof via hypotheses and experiments, art operates differently. Artistic assertions and experiments are embedded within the artwork itself. Their proof is then constructed by the discourse within the institution and by the audience. Despite these different modalities, considering the shifts in historical strata, the two have always breathed together.

Before diving into the main topic, let us briefly examine the social differentiation of art. Up until the Middle Ages in the West, painters belonged to the 'Guild of Doctors and Apothecaries' in Florence, or the 'Guild of Saint Luke' across Europe. Painters were classified as functional artisans rather than artists. Given that the materials and pigments they handled fell into this category, this classification was somewhat natural. Just as mathematics, science, and humanities—once lumped together—scattered in their respective directions at the end of the Middle Ages, art also began to settle as an independent social system. This was further differentiated in tandem with the Industrial Revolution and the maturation of capitalism, establishing the current, common perspective that separates science and art. In a way, it is reasonable to say that the roots of art were grounded in the scientific foundation of handling the physical properties of materials.

Returning to the main point, in early 20th-century theoretical physics, Einstein emerged as a star with his determinism, extending the physical cause-and-effect relationships on Earth to the celestial universe. Following him, the non-deterministic quantum world of Bohr and Heisenberg became the foundational theory for the electronic devices we use in everyday life. It also accurately predicted the quantum tunneling effect, which currently hinders the miniaturization process of highly-priced memory semiconductors. In other words, the fundamental theory of the digital worldview was already established over a century ago. This quantum theory was utilized to create the nuclear fission bomb that marked the end of World War II, playing a massive role in reorganizing the current world order.

Art also underwent a massive revolution in the early 20th century. Following the outbreak of World War I, entirely new kinds of artistic strata were mass-produced to express the absurdity of a world and the fragmented subjects that could no longer be contained within the existing order. Movements such as Futurism, Fauvism, and Cubism, spearheaded by Dadaism, are prime examples. Through World War II, this phenomenon intensified, to the point where the artist's body, social institutions, history, and philosophy were all subsumed into the realm of art.

The debates between Bohr and Einstein at the 5th and 6th Solvay Conferences were a clash between the expansion of the deterministic worldview and the new non-deterministic one. They argued through thought experiments, but the debate ultimately tilted toward Bohr's assertions. Einstein, gritting his teeth, strove to resolve his claims until the end of his life but could never finish the homework.

A similar event occurred in the American art scene. Marcel Duchamp, who fled to the United States to escape World War I, submitted a urinal signed 'R. Mutt' to the Society of Independent Artists exhibition, where he served as a board member. However, its value as art was denied by the other board members, and the submission was rejected. He clashed with the inertia of the existing art world by rejecting optical illusions like 'retinal art' and advocating for art that directly acts upon human thought. Through the process where the submission and rejection of 'Fountain' were paradoxically accepted as a socio-institutional performance art, Duchamp proudly earned the title of the father of contemporary art.

One of the most famous experiments in modern physics is the double-slit experiment, designed to prove the duality of light. The wave-particle duality of light, caused by the observer effect, means that light appears as either a particle or a wave depending on whether it is observed. This played a major role in shifting the epistemic paradigm from the deterministic worldview of classical physics to the world of indeterminacy. The same can be said of Duchamp's 'Fountain'.

The symbolism brought about by the epistemological shift—where an ordinary object in a restroom is replaced with the artistic term 'objet' by the artist—interlocks with the double-slit experiment of light. Applying this duality to 'Fountain', whether it is viewed as a urinal or as an artwork depends entirely on the method of observation. It reveals a deep connection to the idea that the properties of the world are not fixed, but indeterminate.

However, the permanent worldview established by classical physics remains robustly operational. A prime example is the recent measurement of gravitational waves from stellar collapses. Predicted by Einstein a century ago, this phenomenon is only detectable now with advanced equipment. To reconcile the clash between these two worldviews, various concepts like string theory and the multiverse have emerged. Yet, they remain unproven, merely coexisting in an unresolved state.

Similar to the aforementioned conflict between determinism and indeterminacy, today's global political landscape seems to exhibit an extreme confrontation between a deterministic, dogmatic worldview and localized, subjective fragmentation. I foresee that this outcome is also highly likely to converge toward the diversification of subjects, namely regional fragmentation. Of course, this is entangled with capitalism, energy, and age-old religious disputes. However, with the episteme behind the epistemological battles of the early 20th century still in operation, the dominant perception of the world we live in today does not seem to have changed significantly.

While tracing the flow of science and art surrounding the perception of the world, the cognitive inertia of my brain has somewhat eccentrically expanded to the current global political landscape. Seeing it written down, I realize that these things are not separated in my head but lumped together all at once. In a way, this might be a natural outcome. Perhaps reading the news and living through today is not at all detached from the world I understand through science and art, but rather an unconscious operational state to maintain myself in an existential state of presence.