『단 하나의 방정식』으로 세상을 설명할 수 있다면?

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

이 책은 딱 봐도 재밌어 보였다.

그도 그럴 것이 세상의 근본적인 규칙이 하나의 방정식으로 설명된다면(굳이 하나가 아니라도) 물론 풀어야 할 자질구레한 사항들은 남겠지만, 진리를 찾고자 하는 인류의 무한해보였던 여정이 나름의 종착점을 찾는 셈 아닌가?

저번에 읽은 책, '아인슈타인처럼 양자역학 하기'가 아인슈타인의 생각에 동의하며 양자역학을 모든 우주를 설명할 수 있는 논리로 만들고자 했다면 이 책, '단 하나의 방정식'은 초끈이론을 통해 양자역학을 아우르는 모든 우주의 법칙을 설명하고자 한다.

둘 다 우주를 하나의 논리로 설명하고자 한 것은 같지만, 전자의 책은 그 도구로 양자역학을 현실주의적으로 발전시키는 것을 택했고 이번 책은 초끈이론이라는 영 새롭고 미친(책에 나온 표현임) 이론을 택한 것이다.

그래서 어떤 이론이 옳으냐면, 어느 쪽이든 책 내용을 제대로 이해도 못했을 것이 뻔한 내가 알 턱이 없다.

그냥 와아 이기는 이론 주류 이론~ 힘내라~ 하는 거지....

둘 다 그럴 듯해보이는데 나중 가서는 하나의 결론을 내는 것은 아닐까? 힘내세요 과학자분들.

저자 소개에도 나오지만 저자 미치오 카쿠는 아인슈타인의 열렬한 추종자로, 여덟 살 때 아인슈타인의 사망 소식을 접하고, 그가 죽는 날까지 매달렸던 통일장이론을 본인도 죽는 날까지 매달려보리라 결심했다. 이 사람은 고등학생 시절 동네 전파상과 고물상에서 중고 부품을 수집해 소형 입자가속기 베타트론을 혼자서 만들었다고 한다....

하버드에 입학하고 싶다면 취미 삼아 혼자서 입자가속기를 하나 만들어보는 것도 괜찮은 방법일 듯하다.

저자는 또한 고등학교 때 슈뢰딩거 방정식을 풀어보려다가 계산량이 너무 많아 좌절하고, 어느 날 우연히 디랙의 방정식을 접하고 감격한 나머지 울음을 터트린 전적도 있다. (옮긴 분이 딴 세상 사람 같다는데, 나는 그냥 같은 종족이 아닌 것 같다)

이 책에서 초끈이론의 분량은 사실 그리 많지 않다.

사실 저번의 아인슈타인 양자역학 책도 그렇고 그건 당연한데, 그 이론이 나온 과정과 풀어야 할 숙제와 이론 자체를 이해하는데 필요한 배경지식들이 꽤... 많기 때문이다.

그래도 저번에 그런 비슷한 책 읽었는데 이해하기 한결 수월하지 않을까? 라고 생각했으나 전혀 아니었다.

목차별 내용은 간략하게 1단원은 뉴턴, 2단원은 아인슈타인의 일반 및 특수 상대성이론, 3단원은 양자물리학, 4단원은 양자물리학과 기존 이론들을 합치려는 시도와 성과, 5단원은 블랙홀과 웜홀 등 해결해야 할 숙제, 6단원은 그래서 나온 끈이론, 7단원은 그래서 이게 왜 중요하냐면요... 다.

이런 책을 읽을 때 재미있는 점은 수천년 동안 쌓아올린 물리학의 새로운 발견과 이론들을 책장을 넘기는 것만으로 발견할 수 있다는 것이다.

나는 책을 읽을 때 무슨 발견을 할 때마다 누군가 붙잡고 헐, 저 사람 천재 아냐? 저런 아이디어로 저런 걸 발견했대, 하고 호들갑 떨고 싶어진다.

그러나 보통 그 다음 줄에 바로 그 발견의 치명적인 결함이나 단점이 서술되기 때문에, 그런 식으로 책을 읽으면 3초에 한 번씩 호들갑을 떨고 아... 근데 아니래... 하기를 반복해야 할 것이다.

개인적으로 이 책을 통해 깨달은 점은 왜 블랙홀이 학문적으로 그렇게 중대하게 다뤄지는지를 알았다는 사실이다.

아니, 그걸 몰랐단 말이야?

그렇습니다. 존재가 신기하긴 한데, 그래서 왜들 그리 이야기하나 싶었죠.

알고보니 이론을 쪼물딱 거리고 있을 때 이런 상황에선 어떻게 할 건데? 이래도 그 이론 통함? 이건 어떻게 설명함?에서 블랙홀이 그 이런 상황, 이래도, 이건을 맡고 있었던 것이었다. (일단 난 그렇게 이해함, 아닐 수 있음)

초끈이론은 초대칭이라는 개념을 가지고 있는 끈이론을 말하는 것으로, 세상의 기본 단위가 끈(혹은 막? 뭐 아무튼...)으로 이뤄져 있다는 이론을 말한다. 왜 대칭(초대칭)이 중요하냐면 그간의 물리학 역사에서 대칭이 되는 규칙이 옳았기 때문이다.(p.206 참고)

형태가 끈일 경우 입자일 경우와 다르게 값이 무한대가 아닌 0으로 아름답게 떨어졌다고 한다.

끈이론에 따르면 우주는 10차원 혹은 11차원인데, M-이론을 참고하면 11차원의 수식을 10차원으로 변환하며 다섯 가지의 방정식이 나오는 것이라 한다.

끈이론은 물리학자들이 보기에 정말 아름답지만, 아직 이를 실질적으로 입증할 증거가 나오지 않아 찬반이 갈리고 있다.

이를 입증하기 위해서는 일단 더 좋은 입자가속기를 만들고, 암흑물질의 존재를 확인하는 것이 필요하다. (내가 이해하기로는... 일일히 괄호 치지 않아도 적당히 내가 이해하기로는 그랬다고 이해해주면 좋겠다.)

또 개인적으로는 다중우주의 개념이 아직 받아들이기에는 모호하고 덜 정립된 것 같다.

또 정말정말 개인적으로는 이것을 읽고 그럼 원래 차원의 개념이 없다가 차원이 점점 확장돼 10차원 혹은 11차원으로 마무리된 건 아닐까? 다중우주보다는 다차원의 문제 아닐까? 하나의 우주지만 우리가 인식할 수 있는 것이 일부인 거 아닐까, 등등의 생각을 했는데...

이해도 제대로 못했는데 뭔 의견을 낼까 싶다. 그렇지만 그래서 이 논의는 어떻게 해결될까, 뭐가 답일까 당연히 틀린 답이라도 이것저것 생각해보는 것은 즐거운 일이다.

그래서 결론은 재밌는데 이해하기 어려운데 재밌는데...

개인적인 호기심은 암흑물질이 그래서 정확히 어떤 개념인가 더 알아보고 싶다.

이 정도면 재미있어 보이는데? 그쵸.

그, 뉴턴 전부터 설명하기 때문에 배경지식 없어도 읽으면서 이해하면 된다.다 이해 못해도 일부만 이해해도 엄청 똑똑해보이지 않은가? 남한테 설명은... 못하더라도...

일단 한 번 읽어보기를 권한다.

*이 서평은 김영사 대학생 서포터즈 활동의 일환으로 김영사로부터 도서를 지원받아 작성하였습니다.

카쿠 박사님, 걱정 마세요. 만물의 이론이 쓸데없는 지적 유희라고 생각하는 사람들은 이 책을 읽지 않을 테니까요. - P271