우주와 소통하는 그날을 위해

숨겨진 우주 - 비틀린 5차원 시공간과 여분 차원의 비밀을 찾아서 ㅣ 사이언스 클래식 11
리사 랜들 지음, 김연중.이민재 옮김 / 사이언스북스 / 2008년 3월

영화나 소설속에 많이 등장하는 타임머신을 타고 시간여행을 타고 떠나는 상상은 누구나 한번쯤 해보았을 것이다. 내가 우주에 대한 관심을 가지게 된 것은 '블랙홀'에 대한 호기심에서 부터 시작되었다. 블랙홀은 초속30만km인 빛의 속도마저도 빨아 들일 수 있는 강한 중력을 가져 빛마저 탈출할 수 없어 검게 보인다고 한다. 질량이 무거운 물체 주변에는 시,공간이 휘고 여기를 지나는 빛도 휘게 되는데(일반 상대성 이론), 블랙홀 한가운데인 특이점은 질량 밀도가 무한대로 고리 모양으로 음푹 꺼진 점을 말하고, 블랙홀의 표면은 사건지평선이라 부르고, 안쪽과 바깥쪽이 다시 구분되어 웜홀(worm hole)의 가능성이 제기되고, 나아가 타임머신과 시간여행도 가능하게 된다.

블랙홀을 설명하기 위한 이론도 아인슈타인의 '일반상대성이론' '특수상대성이론' 하이젠베르크의 양자역학에서 '불확정성 원리' 초대칭이론, 끈이론,막이론 있는데, 이번 리뷰 책에도 독립된 장으로 구분지어 설명하고 있다. 물론 저자는 궁극적으로 자신의 학설인 '여분차원'의 존재와 가장 작다고 알려진 중력이 다른 차원과 연결 될 수가 있음도 시사해 준다. 이를 위해 대형 강입자가속기(LHV)로 실험을 준비중인데, 예전의 브라이언 그린의 '엘러건트 유니버스'는 순수 이론적인 체계로 우주의 구조를 상상하고 있다면, 저자 리사 랜들은 실험적인 결과와 현상에 근거한 모형구축을 추구하는 점에서 차이가 있어 보인다.

저자는 우리가 사는 세상은 어떻게 구성되어 있나, 물질의 기본 입자와 어떤 상호작용을 하는지, 중력이 다른 힘보다 왜 약한지를 끊임없이 연구해 오고 있다. 그동안 끈이론이 양자역학과 일반 상대성이론을 모순없이 결합해 줄 수도 있었다. 그리고 막이론에 따르면 우리가 살고 있는 4차원(시간과 3차원공간)도  막에 속박되어 있고, 막 밖으로 한치도 벗어날 수도 없지만, 중력만이 막에 속박되지 않고 막을 넘나들 수 있다고 저자는 해석한다. 중력이 약한 이유도 여분차원(5차원)이론으로 설명하며, 중력을 5차원의 세계에서 오는 힘으로 보고 있는 것이다.

두꺼운 책을 다 소화하기에는 역부족이고 능력의 한계를 느끼지만, 우주의 구조와 비밀을 풀기 위한 저자의 노력과 여성으로 끊임없이 도전하는 모습도 아름다와 보였다. 이번 책은 그동안 물리학의 성과를 어느 정도 요약해 놓았기 때문에 자신이 관심 있는 분야를 살펴봐도 무방할 것으로 보인다. 다만 이 책은 1장 차원의 기본개념 소개 , 5장 여분차원 물리학은 저자의 주장을 온전히 들을 수 있어 특이 눈여겨볼 필요가 있다. 다만 저자의 바람대로 앞으로 일반 독자의 눈높이에 맞게 물리학이나 우주에 관한 이야기를 계속 들려주었으면 한다.