보이는 세상은 실재가 아니다 - 카를로 로벨리 (쌤앤파커스, 2018)

보이는 세상은 실재가 아니다 - 카를로 로벨리의 존재론적 물리학 여행
카를로 로벨리 지음, 김정훈 옮김, 이중원 감수 / 쌤앤파커스 / 2018년 4월

맨날 스켑틱이나 읽다가 정말 오랜만에 편 과학 대중서다. <코스모스>는 뭔가 클래식한 분위기의 책이어서 깊게 생각하면서 읽지는 않았는데, 10년 전 읽은 <엘러건트 유니버스> 이후로 간만에 머리 쓰면서 페이지를 넘겼다.

과학서적이어서 요약하기에는 내용이 너무 방대하고, 평가를 하기에는 이해가 어려워 다 관두고, 저자는 간단히 말하면 우리가 통상적으로 생각해오던 공간과 시간의 개념을 완전히 부숴버린다. 그에 따르면 공간은 최소 영역이 존재한다! 공간은 공간 그 자체가 아니라 최소 단위를 가지는 공간의 '양자'로 치환되는 셈이다. 공간은 알갱이로 되어 있는 것이다! 그 길이는 무려 1센티미터의 10억분의 1의 10억분의 1의 10억분의 1의 백만분의 1이라고 한다(10^-33센티미터). 저자가 든 예시를 보자.

호두를 우리가 볼 수 있는 우주 전체만큼 크게 만든다고 해도 플랑크 길이는 여전히 보이지 않습니다. 이렇게 엄청나게 확대된 뒤에도 처음의 호두보다 백만 배나 더 작습니다.

와우... 우리의 상상을 아득히 뛰어넘는, 어떻게 보면 '없다'고 할 수 있는 길이다. 물리적 공간은 양자끼리의 관계의 망이 끊임없이 몰려드는 결과로 생겨난 조직이다. 공간은 불연속적인 구조를 가진다. 이 개념을 가지고 아킬레우스와 거북이의 달리기 시합을 보면, 우리가 수학 시간에 배웠던 풀이가 어그러진다. 무한급수의 계산법을 이용해 제논의 역설을 논파했는데, 공간을 무한히 나눌 수 없고 최소단위의 '양자'가 존재한다면 이 계산은 무한이 아니라 유한의 덧셈이 된다.

시간은... 공간의 양자가 이어지는 링크에서 만들어진 거품의 흔적이라고 한다(사실 시간 부분은 제대로 이해를 못했다). '진짜' 시간 t를 측정할 수는 없지만 그것이 존재한다고 **가정하면** 자연을 이해하고 기술하는 데에 아주 효과적인 도식을 만들 수 있다. 그런 점에서 우리는 '시간'이란 개념을 자연히 익혀왔다. 골때리는 게, 양자역학의 기본 방정식을 보면 시간 변수 t가 들어가지 않는다고 한다. 시간의 흐름은 세계, 즉 공간 양자에 내재되어 있고, 양자 사건들 사이의 관계로부터 시간이 태어자는 것이다! 으아아! (그런 점에서 저자는 시간은 인류의 무지의 결과라고 말한다)

이 이론으로 기술되는 세계는 우리가 익숙한 세계와는 아주 다릅니다. 세계를 ‘담고’ 있는 공간은 더 이상 없습니다. 사건들이 ‘그것에 따라’ 발생하는 시간도 더 이상 없습니다. 공간의 양자들과 물질들이 서로 끊임없이 상호작용하는 기본적인 과정이 존재할 뿐입니다. 우리를 둘러싼 연속적인 공간과 시간이라는 가상은 이러한 기본적인 과정들이 무리지어 있는 것을 멀리서 흐릿하게 보고 있는 결과입니다. 투명하고 잔잔한 산정 호수가 무수한 작은 물 분자들의 빠른 춤으로 이루어져 있는 것처럼 말이죠.

내 머리 안에 최신 과학 이론은 초끈이론인데, 저자는 자신이 주장하는 루프양자중력이론의 대안 중 가장 잘 알려진 것이 끈이론이라고 말한다. 사실 현재로서는 루프양자중력이 완전히 옳다고 말할 수는 없다. 과학이론은 언제나 현재를 합리적으로 말해주는 것뿐이지, 온 세상의 진리를 담은 것은 아니다. 하지만 루프양자중력이 일반상대성이론과 양자역학의 모순되는 부분을 상쇄시켜준다니, 지금으로는 최선의 이론이겠다.

분명 저자가 이 책은 동료 물리학자들이 모두 동의하는 확실한 사실들에 관한 책이 아니라고 말했듯이, 몇십 년이 지나면 분명 반박당하고 다른 이론이 튀어나올 것이다. 저자가 틀렸다 해도, 무엇 하나 확실한 것이 없지만, 미지의 세계로 향하는 여행은 항상 즐거울 것이다. 한 달 꼬박 걸려 읽었지만 그 시간이 너무 행복했다.