물리학자 폴 데이비스의 아마존 과학 베스트셀러, 무엇이 우주를 삼키고 있는가

무엇이 우주를 삼키고 있는가 - 50년간 우주를 올려다본 물리학자의 30가지 대답
폴 데이비스 지음, 박초월 옮김 / 반니 / 2022년 7월

물리학자 폴 데이비스의 아마존 과학 베스트셀러, 무엇이 우주를 삼키고 있는가

무엇이 우주를 삼키고 있는가

폴 데이비스 지음, 박초월 옮김, 반니 펴냄

"무엇이 우주를 삼키고 있는가"는 '과학적 탐정 이야기'라는 소개글에 한번 쉼표 찍는다. 과학과 탐정이라니, 이리도 안 어울리는 듯한 단어가 한편 찰떡궁합처럼 느껴진다. 모르는 것을 파고든다는 점에서의 상통이랄까. 파고 파고 또 파야 하는 거대한 우주의 수수께끼. 하지만 우리가 파고든다고 우주가 마냥 친절하게 다 보여줄지는 미지수다. 물리학자 폴 데이비스는 우리가 깊이 알아낼수록 물리적 세계는 더욱 아름답고 장엄하게 드러난다고 믿어왔다.

우주는 왜 존재하는가?

우주의 중심은 어디일까?

또 다른 우주가 존재할까?

인류는 어디쯤에 있을까?

고대로부터 하늘, 즉 천체의 운동은 항해, 이주, 작물의 재배, 시간 기록 등 인류의 생활과 하나였다 해도 과언이 아니겠다. 그러나 초자연적 행위자의 영역으로 여겨졌던 하늘은 지금은 일종의 기계 장치, 즉 움직이는 부품이 모여 이룬 정겨한 체계로 작동한다고 생각되기에 이르렀고 이 체계와 원리를 파헤쳐 이론적 모형을 고안해내려는 작업이 진행되었다. 기원 후 2세기, 그리스 천문학자 프톨레마이오스는 이전의 노력들을 거르고 골라 집대성하였으나 신학적 색채를 벗어나진 못한 채 17세기에 이르렀다.

이후 자연철학자 무리가 나타나 우주에 관한 자연법칙은 인간 이성으로 파악할 수 있다고 주장하니 이것이 훗날 갈릴레오 갈릴레이, 아이작 뉴턴, 라이프니츠 등으로 이어진다. 과학자들은 태양을 도는 행성에 뉴턴의 법칙을 적용함으로써 타원방정식을 발견해냈다. 그런데 중력은 과연 지구에서만 작용되는 것일까? 우주 전체로 보자면 어떠할까? 지구는 태양이 끌어당기지 않더라도 추락하지 않으며 별무리는 하나로 뭉쳐 커다란 덩어리를 이루지 않는다. 이를 설명하기 위해 뉴턴은 '우주가 무한해야 한다'고 전제한다. 그는 우주가 경계도 중력의 중심도 없기에 특정 방향으로 붕괴하지 않으며, 어떤 별이든 모든 방향에서 똑같이 끌어당겨지기에 힘이 모두 상쇄된다고 보았다.

1924년, 에드윈 허블은 망원경으로 안드로메다 성운에 속한 개개의 별을 관측하여 그 성운까지의 거리 측정에 성공했다. 그의 연구는 우주가 차차 팽창하여 수십억 년에 걸쳐 크기가 커지고 있다는 것까지 밝혀냈다. 사실 1912년 슬라이퍼가 먼저 세운 이 팽창 우주론은 20세기의 가장 중요한 발견이었으나 영광은 허블이 차지한 셈이다. 타이밍이 이토록 중요하다.

여튼 사람들은 이제 우주의 인생 경로에 대한 질문을 쏟아내기 시작한다. 그리고 또 한 번 주목받지 못하는 이론이 나오니, 현대 빅뱅 이론의 조상격인 르메르트의 '우주의 알' 관련 이론이다. 허블에게도.아인슈타인에게도 인정받지 못한 르메르토의 팽창 이론은 핵물리학자 조지 가모에게 닿아 스티븐 호킹 같은 연구자들에게 흘러 마침내 빅뱅을 기초로 하는 우주의 기원이 진지하게 취급되기 시작한다. 마침내 우주배경복사를 제대로 조망하기 위한 위성을 마련했고 NASA는 탐사선 코비를 발사했으며 우주론의 황금기가 도래했다

빅뱅 이전부터 다중우주까지, 가장 거대한 세계의 짧은 안내서

숱하게 들어 익숙한 '우주의 팽창', 그것은 과연 무슨 뜻일까? 무엇을 향해 팽창한다는 것일까? 팽창한 공간은 어디에서 생겨난 것일까? 놀랍게도 우주가 팽창한다는 것은 은하들 사이에 '공간을 집어넣는다'는 뜻이며 그 결과로 은하들이 서로 점점 더 멀어진단다. 이 새로운 공간은 반드시 어딘가에서 온 것이거나 무엇인가를 향해 팽창한 것이어야 할 필요가 없다. 공간은 원래 그럴 따름이니까. 이것으로써 빅뱅이 어디서 발생했는가에 대한 답이 나온다. 모든 곳이다. 공간상의 특정한 점이 아니라 우주 전체라는 것이다. 따라서... 우주에는 중심이 없다. 실화냐?

폴 데이비스는, 우주는 다수의 복잡한 부속품이 저마다 작동하는 게 아니라 어울림과 조화, 조정의 방식으로 조직되어 있다고 말한다. 그런데 반중력, 비대칭성, 반세계, 초신성, 블랙홀, 뒤틀린 시간이라니? 생명을 가능케 하는 질서의 보육자이자 절멸자인 중력은 곳곳에 만연한 '시간의 화살'의 원천이기도 하다.

인류가 여지껏 알아낸 우주를 이야기하는 전반부를 지나 후반부로 가자니, 이제는 아직 가능성에 머물러 있는 우주를 이야기한다. 과학이 완전히 답하지 못한 질문들과 우리를 놀라운 해결책으로 이끌어가고 있는 대담한 연구들을 끄집어낸다. "무엇이 우주를 삼키고 있는가"라는 질문에 대한 폴 데이비스의 답은 답은 '아직 밝혀지지 않았다'이다. 기운 빠지는가? 그럴 이유가 없다. 우리가 우주에 관해 알고 있는 것이 그만큼 적다는 데 대해 겸손한 마음을 가져야 할 일이다. 연구해야 할 것이 아직도 많이 남아 있다는 데 대해 새로운 발견을 향한 희망이 있음이다.

이과적 머리 1도 없는 글꽃송이로서는 쉽지 않은 책읽기였지만, 아! 일단 한 번 쭈욱 훑은 것만으로 뿌듯하다. "무엇이 우주를 삼키고 있는가"에 대한 답을 밝히고도 여전히 오래도록 우주를 올려다보는 폴 데이비스의 끈기가 궁금하신 분? 물리가 뭔지 몰라도 상관없다. 폴 데이비스와 함께 우주여행 떠나보자.

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