보이는 세상은 실재가 아니다

첫 번째 강의 기원을 찾아서
01 알갱이들 02 고전들

두 번째 강의 혁명의 시작
03 알베르트 04 양자들

세 번째 강의 시간과 공간에 관하여
05 시공은 양자다 06 공간의 양자 07 시간은 존재하지 않는다

네 번째 강의 우리가 보는 세계 너머
08 빅뱅을 넘어서 09 확증 가능한 것 10 블랙홀의 열 11 무한의 끝 12 정보, 정의되지 않은 생각 13 신비

물리학이 열어준 창밖으로 보이는 것은 언제나 우리를 놀라게 합니다. 우리는 우주에 관해 아주 많은 것을 알아왔습니다. 수 세기가 지나는 동안 우리는 얼마나 많은 잘못된 생각을 가졌었는지를 깨닫게 되었죠. 우리는 지구가 평평하다고, 세계의 움직이지 않는 중심이라고 생각했습니다. 우주는 작고 언제나 변치 않는다고 생각했고요. 우리는 인간이 다른 동물들과는 친족 관계가 없는 별도의 종이라고 믿었습니다. 그러나 지금 쿼크, 블랙홀, 빛의 입자, 공간의 파동에 대해, 우리 몸의 모든 세포의 특이한 분자 구조에 대해 알게 되었죠. 인류는 세상이 자신의 침실과 놀이터만으로 이루어진 것이 아니라는 것을 알고서 깜짝 놀라는 자라나는 어린이와 같습니다. 세상은 엄청나게 크고, 세상에는 발견할 거리가 수천 가지나 있으며, 처음 알던 것과 아주 다른 수많은 생각들이 있다는 것을 알고 놀란 것이죠. 우주는 다면적이며 끝이 없고, 우리는 계속해서 그 새로운 면을 만납니다. 우리가 세계에 관해서 더 많이 알아갈수록 그 다양성과 아름다움과 단순함에 더욱 놀라게 됩니다.

이 책에서 다루는 것은 한창 진행 중인 연구입니다. 사물의 기본 특성에 관해서 우리가 배워가고 있는 것, 우리가 알고 있는 것, 그리고 막 이해하기 시작한 것에 대해 이야기합니다. 이 책은 일단, 오늘날 우리의 세계에 관한 이해를 정리할 수 있는 열쇠가 되는 몇 가지 아이디어들의 먼 기원에 관한 이야기로 시작합니다. 그러고는 20세기의 위대한 두 가지 발견인 아인슈타인의 일반상대성이론과 양자역학의 핵심 내용을 설명합니다. 그리고 플랑크 인공위성이 우주표준모형을 확증한 일과 세른CERN이 많은 이들이 기대했던 초대칭 입자 검출에 실패한 일처럼, 자연이 우리에게 준 최근의 신호들을 고려하면서, 오늘날 양자중력 연구에서 나타나는 오늘날의 세계상에 대해 이야기합니다. 나아가 공간의 알갱이 구조, 미시적 규모에서 시간의 사라짐, 빅뱅 물리학, 블랙홀의 열의 기원, 물리학의 토대에서 정보가 하는 역할까지 살펴볼 것입니다.

이 책은 26세기 전, 밀레토스에서의 이야기로 시작합니다. 양자중력에 대한 책이 왜 그렇게 옛날 사건과 옛날 사람의 생각으로 시작하느냐고요? 공간의 양자에 대해 알고 싶어 하는 독자들은 이런 항의를 좀 접어두었으면 좋겠습니다. 아이디어가 자라나온 뿌리부터 시작하면 이해하기가 훨씬 쉽거든요. 그리고 세계를 이해하는 데 효과적이라고 밝혀진 상당수의 아이디어들은 2천 년 이상 전에 생겨났어요. 우리가 그 탄생을 잠깐 살펴보면 그 아이디어들이 더 명확해지고, 이후의 단계들이 더 간단하고 자연스럽게 이해될 겁니다.
하지만 또 다른 이유가 있습니다. 고대에 처음으로 제기된 어떤 문제들은 우리가 세계를 이해하는 데 지금도 결정적으로 중요하기 때문입니다. 공간 구조에 관한 몇몇 가장 최신 아이디어는 그때 도입된 개념과 논점을 이용합니다. 저는 이런 먼 과거의 아이디어에 관해 이야기하면서 양자중력에 핵심이 될 물음들을 꺼내놓겠습니다. 이렇게 하면 양자중력을 다룰 때에, 과학적 사고의 기원에까지 거슬러 올라가는 아이디어와 철저히 새로운 아이디어들 사이를 구별할 수 있을 겁니다. 앞으로 보게 되겠지만, 고대의 과학자들이 제기한 문제들과 아인슈타인과 양자중력이 찾아낸 해답들 사이에는 놀랍도록 가까운 연결 관계가 있습니다.