모든 순간의 물리학

우주 미스터리에 관한 거의 모든 것이 담긴 물리학 소책자. 저자 카를로 로벨리는 20세기 이래로 물리학에 불어닥친 거대한 혁명의 가장 두드러진 특징과, 이 혁명으로 포문을 열게 된 새로운 문제 그리고 그 신비를 간략히 살펴보고 있다.

“우리가 자유롭게 결정하고, 존재하는 것조차 물리학이다!”

≪인디펜던트≫, ≪이코노미스트≫, ≪텔레그래프≫, ≪가디언≫, ≪뉴 사이언티스트≫, ≪이브닝 스탠다드≫
2015년 ‘올해의 책!’

전 세계 언론이 극찬한 2015년 ‘올해의 책!’
펭귄그룹 창사 이래 가장 빨리, 많이 팔린 과학책!

“놀랍게도, 이 얇은 책 안에는
‘우주 미스터리’에 관한 거의 모든 것이 담겨 있다.”

2015년, 전 세계 출판계를 통틀어 가장 ‘핫한’ 책을 꼽으라면, 단연 이탈리아 출신의 물리학자 카를로 로벨리(Carlo Rovelli)의 ≪모든 순간의 물리학≫(원제: 일곱 개의 짤막한 물리학 강의)일 것이다. 이 책은 특이하게도 ‘물리학 책은 안 팔린다’는 편견을 깨고 이탈리아에서만 30만 부, 유럽 전체 100만 부 이상의 판매고를 올리며, 종합 베스트셀러 1위에 올랐다.
더욱이 당시 전 세계 출판계를 휩쓸고 있던 E. L. 제임스의 ≪그레이의 50가지 그림자≫를 누르고 베스트셀러 1위에 올라 더 많은 화제를 불러일으키기도 했다. 영화 ‘인터스텔라’의 폭발적인 흥행이 한몫했다는 평가도 있기는 하지만, 불과 78쪽(이탈리아판) 분량의 물리학 소책자가 이처럼 팔려나갈 것이라고는 정작 이 책을 쓴 카를로 로벨리 자신도 “2,000부 정도만 생각하고 낸 책이 이처럼 빠르게 팔려나갈지 몰랐다.”고 말할 만큼 예측하지 못한 수준의 판매고였다.
그러나 ‘2,000부를 기대했다’는 저자의 겸손함에도, 실제 카를로 로벨리는 세계적으로 꽤나 알려진 물리학자이다. 그는 상대성이론과 양자역학을 결합하여 ‘루프양자중력’이라는 새로운 개념을 만들어냄으로써, 블랙홀과 우주 미스터리를 푸는 과정에서 중요한 진전을 이뤄냈다는 평가를 받는다. 그는 또한 대중을 위한 물리학 강연에도 활발한데, 이 책은 그의 대중을 위한 물리학 강연의 일환인 셈이다.

“쉽다, 아름답다, 명쾌하다!”
세계적인 물리학자 카를로 로벨리,
광대한 우주, 그리고 매 순간을 살아가는 인간을 말하다

≪모든 순간의 물리학≫은 저자가 서문에서 밝히고 있듯이, 20세기 이래로 물리학에 불어닥친 거대한 혁명(이를테면 최근 증명된 ‘중력파’까지도 포함한)의 가장 두드러진 특징과, 이 혁명으로 포문을 열게 된 새로운 문제 그리고 그 신비를 간략히 살펴보고 있다. 총 일곱 개로 구성된 강의는 20세기 물리학의 혁명을 일으킨 핵심 이론들뿐 아니라 가장 최근에 도입된 참신한 아이디어들까지 매우 간결하게 소개하면서도, 전체적으로 우주를 새로이 이해하도록 하고 있다. 여러 가지 이론들의 단순한 나열이 아니라, 정반합의 변증법적인 변화 과정처럼 우주에 관한 새로운 그림을 향해 어떤 이론들이 탄생하고 상호 영향을 주고받아 변화하며, 결국 결합하여 새로운 이론이나 아이디어로 나아가는지 잘 보여주고 있다.

‘시간의 흐름은 무엇일까?’와 같은 의문을 갖다 보면 시간이 문제의 핵심이 됩니다.
이러한 문제는 고전 물리학에서 이미 언급되었고, 19세기부터 20세기까지는 철학자들의 주목을 받았지만, 현대 물리학에서는 상당히 예민한 문제가 됐습니다. 물리학은 사물이 ‘시간 변수’에 따라 어떻게 변화하는지를 말해주는 공식들을 가지고 이 세상을 설명합니다.
한편 우리는 사물이 ‘위치 변수’에 따라 어떻게 변화하는지, 혹은 ‘버터 양의 변수’에 따라 리소토의 맛이 어떻게 변화하는지를 말해주는 공식을 쓸 수 있습니다. 시간은 ‘흐르는’ 것처럼 보이는 한편, 버터의 양이나 공간의 위치는 ‘흐르지’ 않습니다. -본문 100~101쪽

한편 이 책은 또 다른 매력적인 장점을 갖고 있다. 바로 현대 물리학을 거의 모르거나 아예 모르는 사람도 이해할 수 있도록, 수식 없이 전문적인 용어 사용을 극히 절제하면서 일상생활에서 쉽게 접근할 수 있는 것에 대한 비유를 통해 아주 쉽게 설명하고 있다는 점이다. 이를테면, 일반상대성이론에서 우주에서의 중력장이 시간과 공간을 바다의 파도처럼 휘게 변화시킨다거나, 양자역학에서 말하는 입자들이 생성됐다 사라지는 불안정한 미시 세계를, 멀리서 보면 아주 잔잔한 바다이지만 가까이서 보면 파도가 쉴 틈 없이 쳤다가 사라지는 변화에 비유한다.

양자중력이론에서 설명하는 세상은 우리에게 익숙한 세상과는 상당히 거리가 있습니다. 세상을 ‘수용’하는 공간도 없고 다양한 사건들이 일어나는 긴 시간도 존재하지 않습니다. 그저 공간 양자와 물질이 계속 서로 상호작용을 하는 기본적인 과정만 있습니다. 우리 주위를 계속 맴도는 공간과 시간의 환영은 이 기본적인 과정들이 무더기로 발생할 때의 희미한 모습입니다. 그러니까 고산지대의 어느 조용하고 맑은 호수는 사실 무수히 많은 아주 작은 물 분자들이 빠른 속도로 춤을 추어 만들어진 것입니다. -본문 80~81쪽

또한 공간 양자를 언급하면서 양자들 간에 발생하는 사건들이 곧 이 세상 공간이고 그 자체가 시간의 원천이라 비유한다거나, 블랙홀의 열이 세 가지 언어(양자, 중력, 열역학)로 쓰인 로제타스톤과 같아 그 정체를 알려면 미래의 암호 풀기를 기다려야 한다는 식의 설명은 전문가들조차 이해가 어려운 내용들을 일상 언어로 쉽게 풀어주고 있는 것이다.

광대한 우주 공간의 신비,
그 안의 우리, 인간이라는 존재는 무엇인가?

마지막으로 이 책은 21세기 과학기술 문명을 사는 우리들에게 의미 있는 문제의식을 던진다. 그런 면에서 일곱 번째 강의 ‘우리, 인간이라는 존재’에서는 이 책의 핵심 주제와 오늘날 현대 물리학의 문제의식이 짙게 묻어난다. 저자 자신이 던진 질문들이 이를 말해준다.

느끼고 판단하고, 울고 웃는 인간 존재인 우리는 현대 물리학이 제공하는 세상이라는 이 거대한 벽화 속에서 어떤 위치에 놓여 있을까요? <중략> 우리 역시 그저 양자와 입자로만 만들어졌을까요? 그렇다면 각자 개별적으로 존재하고 스스로를 나 자신이라 느끼는 이유는 무엇일까요? 우리의 가치, 우리의 꿈, 우리의 감정, 우리의 지식은 또 무엇이란 말인가요? 이 거대하고 찬란한 세상에서 우리는 대체 무엇일까요? -본문 112~113쪽

우주론을 탐구해온 저명한 과학자의 인간에 대한 고뇌와 현대 물리학의 최첨단에 선 논의를 엿볼 수 있는 대목이다. 우주에 대한 인간의 호기심은 수천 년간 이어져 왔지만, 요즘처럼 과학적으로 신빙성 있는 이야기들이 폭넓게 인구에 회자한 적은 없었다. 그런 의미에서 이 책은 현대 물리학을 모르는 사람들을 위한 간결하면서도 의미 있는 우주 탐색의 좋은 길잡이가 될 것이다.