별 너머에 존재하는 것들

추천사 _ 왜 밤하늘은 어두울까?
한국어판 서문
서문

I
어둠 속을 들여다보며
Scrutando nel buio

1 낭비되는 광자는 없다
2 어두운 밤하늘의 역설
3 확장된 시선
4 화석 빛
5 어둠 너머

II
암흑 물질
Scrutando nel buio

6 우주는 평평하다
7 사라진 물질이 있다
8 아무것도 없는 세계
9 신비한 입자
10 단서는 많지만, 범인이 없다

III
제5원소
Scrutando nel buio

11 아인슈타인의 실수
12 가속
13 빈 공간
14 불확실한 운명
15 어둠을 해석하는 법

현대 우주론을 위해 해결해야 할 문제 중 가장 중요하고 급해 보이는 것은 분명 우리 우주의 주요 성분으로 보이는 암흑 물질과 암흑 에너지에 정면으로 맞서는 것이다. 이 두 성분이 조만간 채워지지 않으면, 이제까지 우리가 우주를 해석하기 위해 배경으로 삼았던 물리적 이론 몇 가지에 대한 심각한 의문을 제기할 수밖에 없는 상황으로 몰아갈 수 있는 빈틈이다. 우리는 야간 비행을 하면서 창밖을 관측하는 여행자의 입장이라고 할 수 있다. 우리 아래에 펼쳐진 풍경은 추측만 할 수 있는 것들에 의해 지배되고 있다. 때때로 인공조명은 분명 질서정연하게 무리를 지어 있는 것처럼 보이지만, 그 조명이 내려앉은 땅이나 거대하게 펼쳐진 바다의 어둠은 그렇지 않다.
_ ‘서문’ 中

맨눈에 보이는 하늘의 별들은 생각보다 적다. 정확한 숫자는 관측 조건에 따라 각기 다르지만, 보기에 가장 좋은 때도 우리의 반구에서는(그리고 반대쪽 반구에서도 같다) 약 3천 개 정도밖에 안 된다. 대부분 별이 우리 은하 주위에 모여 있는 것 같은데, 우리 은하는 가장자리의 윤곽이 불규칙하고 빛나는 띠 형태를 하고 있다. 그 외 밤하늘은 완전히 어둡다. 공간 차원에서 밤하늘을 지배하는 것은 빛이 아니라 어둠이다. 그리고 잘 생각해보면, 천문학의 기원이 되고 우주에 관한 연구를 가능하게 만든 것은 바로 그 별이 빛나는 둥근 천장의 웅장한 광경 속에 펼쳐진 수많은 반짝이는 작은 점이 완전히 어두운 배경과 대조를 이뤄 두드러져 장관을 이뤘기 때문이다. _ ‘낭비되는 광자는 없다’ 中

과학자들을 곤경에 빠뜨리거나 엄청난 지식의 도약을 일으키는 질문 중에는 의외로 무척 단순한 것들이 많다. 겉보기에 너무 어리석거나 빤해서 사람들 대부분이 코웃음을 치며 답하는 질문들이지만, 사상가들은 수년, 수십 년, 심지어 몇 세기 동안 그 질문에 매달려왔다. 알베르트 아인슈타인(Albert Einstein, 1879~1955)은 십 대 시절 전자기학 법칙을 공부한 후부터 한 가지 의문이 뇌리에 박혀 수년 동안 마치 가시가 살에 박힌 것처럼 괴로웠다고 한다. 빛 바로 옆에서 빛의 속도로 이동할 수 있다면 빛이 어떻게 보일까 하는 의문이었다. _ ‘어두운 밤하늘의 역설’ 中