물리학의 성배를 찾아서

단 하나의 방정식 - 궁극의 이론을 찾아서
미치오 카쿠 지음, 박병철 옮김 / 김영사 / 2021년 11월

 오랜만에 미치오 카쿠의 책을 읽었다. 한 때 그의 책에 빠져서 많이 읽었다. 이 책 역시 좋았다. 물리학의 성배, 단 하나의 방정식, 궁극의 이론, 통합이론을 찾아 나서는 물리학의 역사를 잘 보여주는 책이다. 

 끈이론에 대해 좀 더 상세하게 알게 되어서 좋았다. 미치오 카쿠는 끈이론의 전문가이다. 미치오 카쿠도 평생을 걸쳐 물리학의 성배를 찾고 있는 모험가이다. 그는 끈이론을 통합이론에 가장 유력한 후보로 꼽는다. 최근에 브라이언 그린의 <엔드 오브 타임>을 읽었다. 그 책에서 말하길 최근에는 끈이론을 통합이론의 유력한 후보로 꼽는 물리학자들이 많이 줄어들었다고 한다. 그 이유는 끈이론은 실험으로 입증하기 어렵거나 불가능하기 때문이다. 끈이론이 옳다면 11차원과 다중우주를 인정해야 한다. 하지만 우리는 다른 차원을 관측하거나 다중우주와 소통하거나 입증할 수 있는 방법이 없다. 끈이론은 이론적으로는 단순하고 완벽하지만 한계를 가지고 있다. 그래서 한 때 각광받았지만 끈이론은 현재 힘이 많이 빠진 상태라고 한다. 과거를 돌이켜보면 실험으로 입증할 수 없어서 잊혀지거나 무시당했지만 몇 십년, 몇 백년, 몇 천년 후에 실험으로 입증되는 이론들도 많다. 

 과연 미래에 우리는 우주를 설명할 수 있는 단 하나의 방정식을 밝혀낼 수 있을까? 상상만 해도 가슴이 뛴다. 만약 그 방정식을 밝혀낸다면 우리는 우주의 시작과 끝, 그리고 우주의 시작 이전, 블랙홀의 내부까지 설명할 수 있을 것이다. 우리가 몰랐던 수많은 사실들을 밝혀낼 수 있을 것이고 문명에 엄청난 혁신을 가져올 수 있을 것이다. 

 지금까지 새로운 과학지식이 발견되면 그에 따른 기술의 발전도 함께 왔다. 증기기관, 우주선, 핵폭탄, 트랜지스터, 인터넷, GPS 등이 그렇다. 우리가 발명한 것들은 대부분 과학적 사실과 이론을을 기반으로 한다. 물론 그렇지 않은 것들도 있지만. 

 단 하나의 방정식이 무엇인지에 대해서 이야기하는 게 너무 늦었다. 단 하나의 방정식이란 네 개의 힘을 통합하는 하나의 이론을 말한다. 우주를 구성하는 힘은 네 개가 있다. 네 개의 힘은 중력, 강한핵력, 약한핵력, 전자기력이다. 중력을 설명하는 이론은 상대성이론이 있다. 그리고 강한핵력, 약한핵력, 전자기력은 표준모형이라는 하나의 이론으로 통합된다. 하지만 상대성 이론과 표준모형이 좀처럼 하나로 합쳐지지 않는다. 끈이론은 이 둘을 통합하지만 실험으로 검증되지 않았다. 

 통일이론을 완성하고자 했던 아이슈타인의 꿈은 과연 언제 이루어질 수 있을까? 아니 애당초 통일이론이 존재하기나 한 것일까? 

 끈이론에 대해 들어봤지만 무엇인지 궁금해하는 사람들에게 이 책을 권한다. 물리학의 역사를 단 한 권으로 쉽게 접해보고 싶은 사람들에게도 추천한다. 미치오 카쿠는 대중과학서를 쓰는 훌륭한 과학자이다.