무한한 가능성의 우주들

프롤로그: 우주 이야기의 첫 장을 다시 쓰다

1장 우리우주는 특별한가?
2장 우리우주는 어떻게 시작되었는가?
3장 양자도약
4장 미세조정의 문제
5장 우리는 혼자인가?
6장 11차원
7장 최초의 파동
8장 다중우주로 향하다
9장 우리우주의 기원
10장 다른 우주들의 흔적
11장 무한과 영원

에필로그: 경계와 한계를 넘어
감사의 말
옮긴이의 말

이 책에서 나는 우주의 경이로움을 따라가며 우리의 기원에 대한 답을 찾고 광막한 우주의 가족, 다중우주의 증거를 찾는 개인적인 여정을 설명할 것이다. 지구가 우주의 중심점에 있고 태양과 달 그리고 행성들과 별들이 모두 우리의 고향을 돌고 있다는 믿음이 뒤집혔던 것처럼, 이제 우리는 우주의 중심이었던 우리우주를 그 역사적 위치에서 끌어내리고 있다. 그렇게 우리는 우리의 기원에 대한 이야기를 다시 쓰고 있다.

20세기에 접어들면서 미시적인 영역의 특정 현상들이 고전물리학 법칙으로 설명되지 않는다는 것이 분명해졌다. 미시 영역에서는 또 다른 원리가 작동하고 있었다. 그 원리의 주된 특징은 결정론이 아니라 곤혹스러운 불확정성이었다. 수십 년에 걸쳐 불확정성을 다루기 위해 온전한 물리학의 한 분야가 생겨났다. 그것이 바로 양자론이다.

양자우주에서는 에너지와 운동량(질량과 속도를 곱한 물리량) 같은 정보가 하나의 값으로 정해져 있는 게 아니라 다양한 값을 가질 수 있다. 이러한 가능성은 눈에 보이는 고전물리학 세계에서는 존재하지 않는다. 하지만 양자세계는 꿈틀거리며 퍼져나가는 파동묶음으로 이루어져 있다. 양자세계를 서술하는 최선의 방법은 양자입자가 취할 수 있는 경로의 가능성(전문용어로는 ‘확률’)을 계산하는 것이다. 우리우주는 양자적인 대상으로 시작되었기 때문에 하이젠베르크의 불확정성 원리는 원시우주일 때부터 본질적으로 그 구조에 뿌리박혀 있었다. 심지어 그 원리는 오늘날 눈에 보이는 큼지막한 고전우주에도 남아 있다.