양자역학이 인도하는 다중우주론은 진짜일까

평행우주 - 우리가 알고 싶은 우주에 대한 모든 것
미치오 가쿠 지음, 박병철 옮김 / 김영사 / 2006년 3월

간만에 다시 도전한 물리학 책. 뭐 그래봤자 대중교양서로 쓰인 책이라 아주 전문적인 내용은 아니다(그렇다고 내용이 쉽다는 뜻은 아니고). 책 제목에 “평행우주”라고 떡하니 써 있지만, 다짜고짜 이 이야기를 할 수는 없는 법, 책의 1부는 우주의 발생과 현재에 이르기까지 익숙한 우주론에 관한 설명을 담고 있다.

뉴턴의 고전역학에 기초한 과학은 초기설정값만 알면 앞으로 진행될 모든 일들을 정확히 예측할 수 있다는 기계론적 우주관(일종의 숙명론, 예정론과도 비슷하다)을 가지고 있었다. 이건 뉴턴의 이론에 (어떤 의미에서) 창의적인 파괴를 이뤄낸 아인슈타인에게서도 발견되는 태도였다. 시간과 공간마저 상대적이라고 주장했던 아인슈타인도 우주에 절대적인 실재와 진리가 있다는 주장은 포기할 수 없었다.

하지만 그놈의 양자역학이 나오면서 모든 게 흔들렸다. 어떤 원자의 물리적 위치와 운동값을 동시에 측정할 수 없다는, 그래서 우리는 모든 걸 확률로만 설명할 수 있다는 이 기발한 주장은, 모든 것을 완벽하게 예측할 수 있다는 기존의 주장을 완전히 폐기시키고 말았다. 물리적 최소단위인 양자의 세계에서는 이곳과 저곳에 동시에 존재하는 일도, 이곳에서 일어나는 사건이 저쪽에 빛보다 빠르게 영향을 줄 수도 있다. 더 이상 세상은 기계적으로만 해석할 수 없게 되었다.

물론 우리는 뉴턴의 고전역학이 통하는 것처럼 살고 있다. 사과는 여전히 나무에서 땅으로 떨어지고, 우리는 그걸 중력이라고 부른다. 공을 던지면 저쪽으로 날아가지 던진 반대방향으로 날아가는 걸 볼 수는 없다. 물은 한 번 쏟아지면 다시 컵으로 담겨지지 않는다. 하지만 그건 그렇게 될 확률이 다른 사건이 일어날 확률보다 무지막지하게 크기 때문일 뿐이다. 우주의 어딘 가에서는 아래로 떨어져 깨진 컵이 다시 식탁 위로 올라와 원래대로 복구되는 사건이 일어날 수도 있다는 말(실제로 일어난다는 뜻과는 좀 다르다).

아무튼 이 양자역학을 파고들다 보니 좀 더 큰 그림도 보이기 시작했다. 우주에는 크게 네 가지 힘(중력, 전자기력, 강한 핵력, 약한 핵력)이 있는데, 이 중 나머지 세 개는 서로 어떻게 연관이 되는지를 설명할 수 있지만, 그 중 가장 약한 중력은 도무지 다른 것과 어떻게 상호작용을 하는지를 도무지 설명할 수 없다고 한다. 이 네 가지 힘의 상호관계를 완벽하게 설명할 수 있는 “모든 것의 이론”이야 말로 물리학자들의 성배와 같은 목표다.

그런데 양자역학이 여기에 뭔가 실마리를 던져주는 듯하다. 다만 이 주장을 따라가려면 세상이 10차원이나 11차원쯤으로 되어 있다는 가정이 강력하게 필요하다(자세한 설명은 생략한다). 이건 현재로서는 검증할 수 없는 주장이지만, 일단 그렇게 가정하고 보면 꽤 많은 난제들이 풀리는 걸 보면 충분히 가능하지 않느냐는 입장이 꽤 있는 듯하다.

그리고 이 어딘가에서 평행우주라는 개념이 나온다. 양자역학에 따르면 어떤 양자는 동시에 이곳에도, 저곳에서, 아니 아예 우주 전체에 존재할 수 있다. 사람이 그걸 관찰하는 순간 하나의 위치값을 갖게 되는 거니까. 그런데 이게 도무지 말이 안 되는 것처럼 느껴지지 않는가. 그래서 사람들이 꺼낸 것이 평행우주론이다. 양자는 그것을 관찰하는 순간, 그것이 존재할 수 있는 무수히 많은 자리가 실현되는 다양한 우주로 분화된다는 설명이다. 쉽게 말하면 내가 이 오렌지를 먹는 순간, 오렌지를 먹지 않는 또 하나의 가능성이 실현되는 우주가 이 우주와 독립적으로 생겨난다는 거다.(쉽지 않다)

사실 비슷한 내용의(그리고 두께의) 책을 앞서 두 권 정도 읽어봤기에 아주 새로운 내용은 아니었다. 또 책이 출판된 게 지금으로부터 벌써 20년 가까이 지났기에, 그동안 또 새롭게 발견된 사항들은 당연히 반영되지 않았다(물론 물리학계에서 최근 20년 동안 판을 바꿀 결정적인 뭔가가 등장하지는 않았던 것 같지만).책 제목에 평행우주라는 이야기가 떡 박혀 있으니, 이 쪽에 관해 좀 더 집중적으로 이야기를 들어볼 수 있겠다 싶었다. 이 부분은 또 어느 정도 재미있게 읽을 수 있었고.

물리학계 일각에서 우주를 이해하는 데 있어 ‘의식’의 중요성을 주장한다는 부분도 인상적이다. 앞서도 언급했지만, 양자역학에서는 관찰자가 대상을 볼 때 비로소 그 정확한 위치값이 확정되는데, 우리가 살아가는 우주의 다양한 요소들이 실제로 그 자리에 있으려면 누군가 그것을 의식해야만 하지 않느냐는 취지다. 물론 이 주장이 저자를 포함한 자연주의자들에게 온전히 받아들여지는 것은 아니지만, 꽤 신선한 내용이지 않은가. 왠지 오래 전 라이프니츠의 신적 조화 같은 것도 떠오르고.

주류 물리학자들에 의하면 이 우주는 언젠가 끝장이 나고 말 운명이다(사실 이건 성경을 비롯한 대부분의 종교에서도 마찬가지다). 그 대책으로 다른 우주로의 이주 같은 개념도 나오는가 보다. 다만 이런 주장은 아직은 그냥 아이디어쯤에 불과하고 아주 진지한 건 아니다. 개인적으로 흥미로운 건, 우주에 별다른 섭리나 인간의 존재 자체의 필연성 따위도 전혀 없다고 생각하면서도 좋은 일을 하면서 살아야 한다는 저자의 태도다. 그건 과연 합리적인 사고의 결과일까.

확실히 어려운 면이 있다. 그래도 한 번 기분전환을 했으니, 이제 다시 인문학의 세계로..