다정하지만 난해한 물리학

다정한 물리학 - 거대한 우주와 물질의 기원을 탐구하고 싶을 때
해리 클리프 지음, 박병철 옮김 / 다산사이언스(다산북스) / 2022년 8월

케임브리지 대학 물리학 교수이며 실험물리학자이면서 입자 물리학의 권위자인 저자는 20대 중반이라는 나이에 유럽입자물리연구소(CERN)의 LHC(Large Hadron Collider) 실험 프로젝트 멤버가 되어, 수많은 하위 시스템(LHCb, 대형강입자가속기뷰티) 최상 상태 유지 관리 임무를 맡고 있다. 물질의 기원을 파헤치는 일은 자연의 근본 구성 요소와 그들의 출처를 밝히고 그로부터 우주를 만든 '조리법'을 알기 위한 지적 여정이다.

'거대한 우주와 물질의 기원을 탐구하고 싶을 때' 읽는 책으로 2022년 8월에 나왔다. 원제는 'HOW TO MAKEAN APPLE PIE FROM SCRATCH'인데, '무(無)에서 사과파이를 만드는 법'이라고 보면 되겠다. 왜 '사과파이'인가? 저자가 존경하는 칼 세이건은 아래와 같은 말을 하면서 사과파이로 시작하여 우주의 기원을 추적했기 때문이다.

책은 현대 과학의 가장 최전선에서 인류의 지평을 넓힌 수많은 과학자의 도전과 노력을 상세히 담아내고 있다.이들의 지치지 않는 열정으로 밝힌 우리 우주와 물질이 만들어질 수 있었던 기적 같은 원리도 담았다.

‘단 하나의 방정식’을 쓴 미치오 카쿠처럼 실제 연구소를 방문해 기계와 연구하는 과학자를 보여줘 마치 그곳에서 있는 것처럼 생생한 현장감도 느끼게 해준다. 진지한 과학 이야기 사이에 웃음이 터지게 하는 유머도 곳곳에 자리하고 있다. 회의가 너무 많아서 일에 지장을 받자 회의를 줄이는 회의팀을 만들어 결국 회의가 더 많아졌다는 일화나 이론 물리학자가 틀렸다는 걸 증명할 때 가장 즐겁다는 저자의 짓궂은 말 등이다.

지난 500년 동안 물리학은 환원주의에 입각한 자연현상을 설명해오고 있었다. 하지만 블랙홀 등 여러 이유로 난관에 빠진 상태다. LHC가 찾아낸 것은 힉스입자 뿐이라는 것도 분명한 한계를 보여준다. LHC는 2035년에 은퇴 예정이고, 차세대 충돌기의 건립은 절실하다. 수십 년 안에 중력파 관측소, 최신 천체망원경, 지하 암흑물질 관측소, 초대형 뉴트리노 관측소 등이 완공될 예정이다. 물리학의 눈부신 발전이 기대되는 까닭이다.

본문 내용은 아주 조금 다정하다! 전문가들이나 이해할 수 있는 수준의 상세한 이론을 바탕으로 분량도 적지 않으며, 뒤로 갈수록 내용은 점점 난해한 수준을 드러낸다. 

이해는 커녕 그저 글자에 끌려가고 있다는 생각이 책을 읽으면서 여러 번 들었다. '나는 지금 무엇을 하고 있나' 하는 자괴감이 들었지만 물질을 추적하는 과정에 매료된 탓에 마지막 장까지 겨우 도달하기는 했다.

수백 년 동안 과학자들은 자연의 가장 근본적인 구성요소와 그들의 출처를 밝히고 이로부터 우주를 만드는 '조리법'을 알아내기 위해 끊임없이 노력해 왔다.

이 책은 바로 그 여정에 관한 이야기이다.

프롤로그 P.21

위의 구절이 500페이지에 달하는 방대하고 심오한 내용을 간략하게 나마 정리해 주는 부분이 아닐까 생각한다.

원자와 입자에 대해 매혹적인 과학 탐구 여행을 하고 싶은 독자에게 적극 추천한다.