단 하나의 방정식

서문. 궁극의 이론
아인슈타인의 꿈 / 비평가들

1장. 오래된 꿈
르네상스-과학의 복귀 / 뉴턴의 힘 이론 / 대칭이란 무엇인가? / 뉴턴의 법칙을 검증하다 / 전기와 자기의 신비 / 맥스웰 방정식 / 종착점에 도달한 과학?

2장. 통일을 향한 아인슈타인의 여정
대칭의 미학 / 중력과 휘어진 공간 / 일식과 중력 / 극과 극의 두 인물(1): 뉴턴과 아인슈타인 / 통일이론을 찾아서

3장. 양자이론의 도약
양자혁명 / 전자의 파동 / 주기율표 / 디랙의 전자이론 / 파동의 실체는 무엇인가? / 두 거인의 충돌 / 슈뢰딩거의 고양이 / 태양의 에너지원 / 양자역학과 전쟁

4장. ‘거의 모든 것’의 이론
양자전기역학 / 양자혁명을 응용하다 / 생명이란 무엇인가? / 핵력 / 극과 극의 두 인물(2): 파인먼과 겔만 / 약력과 유령입자 / 양-밀스 이론 / 힉스보손-신의 입자 / 거의 모든 것의 이론 / 대형 강입자충돌기

5장. 캄캄한 우주
블랙홀의 정체 / 웜홀 / 시간여행 / 우주는 어떻게 창조되었는가? / 밤하늘은 왜 캄캄한가? / 일반상대성이론과 우주 / 빅뱅의 잔광 / 인플레이션 / 달아나는 우주 / 현상수배: 중력자

6장. 끈이론의 약진: 가능성과 문제점들
끈이론 / 10차원 / 중력자 / 초대칭 / M-이론 / 홀로그램 우주 / 이론의 검증 / 끈이론에 쏟아진 비판 / 검증할 수 있을까? / 암흑물질을 찾아서 / LHC를 넘어서 / 빅뱅을 원자분쇄기로 이용하다 / LISA / 역제곱법칙의 증명 / 풍경문제 / 끈이론에 대한 나의 개인적 견해 / 피드라미 발굴하기

7장. 우주의 의미를 찾아서
신을 증명하다 / 나의 개인적 관점 / 우주에는 시작이 있었을까? / 유한한 우주 / 결론

지구를 에워싸고 있는 거대한 구(球, sphere)를 상상해보자. 중력은 구면 위의 모든 점에서 똑같은 세기로 작용한다. 지구가 구형인 것도 바로 이런 이유 때문이다. 지구가 처음 형성되던 무렵에 중력이 지구를 균일하게 압축시켰기 때문에 구형이 된 것이다. 다른 별과 행성들도 마찬가지다. 우주 어디를 뒤져봐도 정육면체나 피라미드 모양을 한 천체는 존재하지 않는다(대부분의 소행성은 특정한 형태가 없는 부정형인데, 이것은 소행성의 중력이 너무 약해서 압력이 균일하게 작용하지 않았기 때문이다).

TV에 나오는 우주인들이 우주선 안에서 둥둥 떠다니는 것은 ‘지구와 너무 멀어서 중력이 사라졌기 때문’이 아니다(우주정거장이나 우주왕복선의 고도는 기껏해야 450km 이내이다. 이 정도면 서울에서 부산까지 거리밖에 안 된다. ‘우주’라는 말이 어울리지 않을 정도로 가깝다–옮긴이). 태양계 안에서 중력이 0인 곳은 존재하지 않는다. 그런데도 우주인의 몸이 둥둥 떠다니는 것은 우주선이 그들과 함께 ‘지구로 떨어지고 있기 때문’이다.

결국 중력이라는 힘은 실체가 아닌 환상이었다. 당신이 지금 의자에 앉아 이 책을 읽고 있다면, 당신은 ‘내 몸이 공간으로 날아가지 않는 것은 중력이 나를 의자 쪽으로 잡아당기고 있기 때문’이라고 생각할 것이다. 그러나 아인슈타인은 ‘지구의 질량이 당신 머리 위의 공간을 휘어지게 만들었고, 그로 인해 당신의 몸이 의자 쪽으로 내리 눌려지고 있기 때문에 의자에 계속 앉아 있을 수 있다’고 강변한다.