클라우디아 드 람의 [중력이라는 아름다움]의 원제는 추락의 아름다움을 의미하는 [The Beauty of Falling]이다. 저자가 말하는 바는 실패하고 넘어지는 것(Falling)이야말로 결국 새로운 발견과 도약의 발판이 된다는 중의적인 위로 차원의 말이다. 우리는 흔히 '떨어지는 것(Falling)'을 실패나 두려움, 위험과 연결 짓지만 지구가 잡아당기는 힘에 온전히 몸을 맡기고 떨어지는 그 순간의 '무중력 상태'와 자유로움에 집중하며 추락 그 자체가 가진 순수한 아름다움을 느껴보라고 말하는 저자는 우주비행사 후보에서 탈락한 개인적 좌절은 물론 아인슈타인의 상대성이론조차 블랙홀 같은 한계점에서는 무너진다는 과학적 사실을 언급한다.
이 책에 이런 내용이 나온다, “오늘날 대부분의 이론 물리학자들이 고민하는 것은 일반 상대성이론이 실패할지, 실패한다면 그 이유가 무엇일지가 아니라 그 다음에 등장할 이론이 무엇이냐는 것이다.” AI에 물어보니 세 가지를 든다. 1) 루프양자중력이론, 2) 끈이론, 3) 질량이 있는 중력자(重力子) 이론이다.
클라우디아 드 람은 질량이 있는 중력자 이론 연구자다. 물리 자체가 쉽지 않은 분야인데 일반 상대성이론 다음의 이론이라니 더욱 어렵게 느껴진다. 지난 15일 루프양자중력이론을 연구하는 카를로 로벨리가 쓴 [우리는 서로를 통해 존재한다]를 읽고 쓴 글자 수만 10000자인 내 서평을 읽고 구매에 도움을 받은 사람이 thanks to 버튼을 눌러 책 값의 1%에 해당하는 180원이 서평 작성자인 내게 적립된 이래 오늘 같은 책을 읽은 또 다른 분이 thanks to 버튼을 눌러 180원이 적립 되었다.
10000자나 되는 서평이고, 가장 앞서가는 물리학 분야의 책을 일주일 사이에 두 사람이나 구매하며 서평자인 내게 thanks to 버튼을 누른 것은 상당히 이례적인 일이다. 클라우디아 드 람의 책을 읽은 후 구입해 둔 카를로 로벨리의 [나 없이는 존재하지 않는 세상]을 읽게 될 것이다. 올해는 물리학 책을 많이 읽은 해로 기록될 것이다. 어려운 부분은 다시 생각하고, 다른 책이나 유튜브 영상을 통해 알고자 한다.
올해 읽은 물리학 책 중 리언 레더먼과 크리스토퍼 힐의 [시인을 위한 양자 물리학]을 빼놓을 수 없다. E=mc²은 에너지와 질량이 등가라는 뜻이 아니라 멈추어 있고 질량이 m인 입자는 E=mc²을 만족시키는 에너지 E도 가지고 있다는 의미라는 글이 본문에 나온다. 아인슈타인이 특수 상대성이론에서 유도한 공식의 진짜 이름은 정지 에너지 공식으로 만일 두 개념이 완전히 같은 뜻(등가)이라면 질량이 없는 곳에는 에너지도 없어야 하는데 빛(광자)은 질량이 0이지만 에너지를 가지고 있다는 것이 두 저자의 설명이다.
하이젠베르크의 불확정성 원리를 운동량과 위치의 관계만으로 생각하다가 시간과 에너지도 그런 경우에 해당한다는 사실도 새롭게 알았다. 한쪽이 정밀해지면 다른 한쪽은 반드시 불확정해지는 두 물리량의 쌍을 양자역학에서는 정규 공액 변수(Canonical conjugate variables)라고 한다고 한다.
레로이 W. 두벡(Leroy W. Dubeck) 교수가 [과학, 영화와 만나다]에서 한 다음의 말도 새롭게 다가온 부분이다. "과거로의 시간 여행은 미래로부터 추가의 물질이 갑자기 과거로 더해지기 때문에 에너지 보존에 위배된다. 과거가 물질의 형태로 에너지를 얻으면 미래는 그만큼 에너지를 잃는다. 간단히 말하여 지금까지 알려진 과학과 논리의 지식에 근거하면 과거로의 시간 여행은 불가능하다.“
일반적으로 과거로의 시간 여행이 불가능함을 예로 들 때 할아버지의 역설 같은 인과율의 오류를 들지만 우주 전체의 질량과 에너지의 총량이 변한다는 물리법칙을 예로 든 것은 상당히 인상적이다.
[시인을 위한 양자 물리학]을 통해서 알게 된 디랙의 바다(Dirac sea)라는 개념도 흥미롭다. 디랙의 바다는 1930년 폴 디랙(Paul Dirac)이 이론으로 우주의 진공 상태가 사실은 음(-)의 에너지 상태를 가진 전자들로 가득 차 있다는 가설이다. 이 이론은 현대 물리학에서 반물질(Antimatter)의 존재를 예측하고 증명하는 결정적인 계기가 되었다.
물리학자 마이클 길렌의 [믿음 없는 과학은 존재하지 않는다]도 빼놓을 수 없다. 파란곡절의 여정을 거쳐 무신론자였던 저자가 기독교의 진리를 받아들인 뒤 과학으로 신앙을 해명하는 방식이 인상적인 책이다. 클라우디아 드 람의 [중력이라는 아름다움]에 나오는 다음과 같은 인상적인 구절로 설명할 수 있는 부분이다.
“휘어진 실재를 따로 가로지르는 직선은 항상 가장 직접적인 경로다. 행성의 관점에서 보나, 지구에 사는 우리 자신의 관점에서 보나 태양계를 자유롭게 항해하는 모든 것은 자신만의 직선 경로를 따라 멈추지도 미끄러지지도 방향을 바꾸지도 않은 채 곧장 나아간다. 태양계가 태어난 순간부터 우리가 이 행성에 태어난 순간부터 곡선 공간 속에서 우리가 앞으로 나아갈 길은 이 휘어진 공간 속의 직선 하나뿐이다.”
단지 더 깊은 이해를 위한 개인 차원의 공부이지만 물리학 책들, 지구과학 책들, 철학 책들을 읽는 지금의 내 움직임을 휘어진 공간 속의 직선을 묵묵히 걷는 것이라 할 수 있을까? 물리학이라는 거대한 지성(질량)이 만들어낸 시공간의 왜곡에 이끌려 자연스럽게 그 중심을 향해 나아가고 있다고, 다른 사람들의 눈에는 난해하고 고독한 곡선으로 보일지라도 지적 호기심을 따르는 이 길은 의무나 강제가 아니라 가장 저항이 적고 자연스러운 나만의 직선이라고 할 수 있을까? 그렇게 되도록 해야 할 것이다.