한권으로 충분한 우주론

한 권으로 충분한 우주론 - 고전이론에서 포스트 아인슈타인 이론까지 ㅣ 비주얼 사이언스 북 1
다케우치 가오루 지음, 김재호.이문숙 옮김 / 전나무숲 / 2010년 3월

한권으로 충분한 우주론

"예로부터 오늘에 이르는 것을 주라 하고, 사방과 위아래를 우라 한다" 우는 공간, 주는 시간이라 정리할 수 있다. 현대식으로 말하면 시공간이라는 말로 표현할 수 있을 것이다."(P18)

미지의 세계. 넓고 넓어서 인간의 생각과 상상으로 가 볼 수 없는 곳. 하지만 우리 생각의 논리와 상상의 세계가 펼쳐지는 곳. 그곳이 바로 우주이다. 오래전 인류는 지구라는 곳에 한정되어 살고 있다 생각하였다. 바다 저 먼 곳으로 항해를 하다 보면 세상의 끝이 있다고 믿었다. 오랜 시간 후 우리는 우주라는 한정된 공간을 상상하면서 살고 있다. 그리고 저 먼 곳 우주의 끝이 어디 일지 상상해 보는 것은 과거 지구의 끝을 생각했던 사람들과 다를 것이 없다.

수많은 과학자들은 이 우주라는 곳을 과학적 방법으로 증명하고자 한다. 그리고 저 미지한 우주에 대한 끝없는 이야기는 오늘도 만들어지고 내일도 만들어 질 것이다. 우주는 시공간이 복합체로 이루어진 것이다. 단순한 공간이라 치부하기에는 너무나도 넓은 공간이다. 그리고 인류는 저 우주에서 우리의 태생의 원인을 찾고자 한다. 그리고 그 연구는 차츰 성과를 보이기 시작하고 있다.

한권으로 충분한 우주론은 과연 어떠한 책일까? 사실 나는 중고교 시절에는 과학이라는 학문을 그렇게 좋아 하지 못했다. 하지만 나이가 조금씩 들수록 과학이라는 학문에 더욱 매력을 느끼고 있다. 특히 우주론이 표명되는 이 학문은 보면 볼수록 매력적이다. 우주론에는 우주의 고고학, 역사학, 경제학, 미래학이 녹아져 있다. 또한 연구에 동원되는 도구 면에서는 물리학, 수학, 천문학, 화학 등의 연구 성과를 종합한 학문이다.(P19) 즉 우주론에는 인간이 생각해 낼 수 있는 거의 모든 학문이 스며든 학문이라 하겠다.

이러한 복잡 다양한 학문인 우주론은 일반인이 대하기에는 너무나 어려운 용어와 광범위한 이해력을 필요로 한다. 그래서 저자는 일반인들이 대하기 어려운 우주론을 어떻게 하면 좀 더 친숙하게 느낄게 할 수 있을까 고민하게 되었고, 우주론의 전반적인 흐름을 일반인들이 쉽게 이해 할 수 있도록 이 책을 집필하였다고 한다. 실제 이 책을 처음부터 끝까지 읽어 본 결과 그 어떤 우주학 관련 책들보다 쉽게 이해 할 수 있었다는 것에 공감을 한다.

책의 대략적인 내용들은 우주라는 철학적 의미에서부터 시작하여 우주학이 발전되어져 온 전 과정을 설명하고 있다. 여기에 동원되는 수많은 이론과 실험 그리고 과학자들을 보다 이해하기 쉽게 풀어 놓았다. 이 책 한권이면 우주학에 지대한 영향을 끼친 과학자들과 그들이 만들어낸 이론들을 일목요연하게 이해 할 수 있다. 정말 실로 놀라운 책이다. 또한 최근까지 밝혀진 이야기들을 소개함으로 미처 우리가 알지 못했던 최신 정보도 얻을 수 있다는 것이 장점이다.

최근 우주론에는 초끈 이론과 브레인 이론 그리고 루프양자중력이론이 있다. 이러한 이론들이 나오게 된 이유는 우주의 탄생을 이해하려는 시도에서 부터이다. 양자론과 우주론이 합쳐져 양자우주론이 만들어 졌다. 그것은 우주 전체에 양자론을 적용하는 시도이다. 여기에 스티븐 호킹스 박사는 우주의 진화의 특이점이 원뿔형태가 아닌 우주의 시작점이 둥근면에서 출발하였다 말했다. 그것은 허수 시간의 우주에서 실수 시간의 우주로 변신한 것이기 때문이다.

스티븐 호킹스를 이르기 전 막스 플랑크의 양자론에 대해서 알게 된다. 또한 빅뱅이론과 빅뱅 이전의 이론을 말하는 인플레이션우주론도 있다. 무엇보다 우주론을 이해하기 위해서는 양자학과 양자론을 이해해야만 한다. 양자는 영어로 콴텀이라 한다. 양을 나타내는 최소 단위 입자라는 뜻을 가지고 있고, 전자와 쿼크 등이 여기에서 등장한다.

양자학을 들여다보면 우리는 유명한 앨버트 아인슈타인을 만나게 된다. 일반상대성 이론, 특수 상대성 이론, 양자론등 현존하는 물리 및 우주학의 틀을 잡은 과학자가 말하는 여러 가지 이론들도 만나게 된다. 지구라는 역사에 그와 같은 이가 있었다는 것은 엄청난 축복이라는 생각이 든다.

그 외에도 우주를 관측하는 여러 가지 기구들도 만나게 된다. 흔히 들은 허블망원경이 있고 스바루 망원경, 화성무인탐사로봇, 우주배경탐사위성, 윌킨스마이크로파비등방성탐사선, 슬로언디짙러스카이서베이망원경 등도 소개한다. 또한 일본에 있는 세계 최고 수준의 뉴트리노 검출 장치 슈퍼카미오칸데도 소개한다. 또한 원시 우주 상태를 인위적으로 만들어 내려는 시도에서 만들어진 입자가속기에 대한 이야기들이 눈길을 끈다.

이 책의 지은이는 '다케우치 가오루'라는 일본인 과학자이다. 그래서인지 생각보다 일본 과학에 대한 이야기가 다른 책과 비교해서 많이 등장하는 편이다. 여기서 느낀 것은 부럽다는 것이다. 기초 과학 분야에서 두각을 드러내는 일본 과학. 특히 우주학에 관심이 많고 몇 개의 노벨상까지 수상하면서 가시적이 성과도 이루어 내고 있다. 정부와 기업에서 수많은 투자와 열성을 보이면서 일본 과학은 발전에 발전을 거듭하고 있다.

그렇다면 우리의 모습은 어떠한가? 기초과학 분야에서 많이 떨어진다는 이야기를 한다. 아직 과학 분야 노벨상을 배출해 내지 못한 것을 보면 그 이유를 알 수가 있다. 많은 과학자들이 노력하고 있겠지만 그들만 노력한다고 이루어지는 성과는 아니다. 전 국민이 과학에 관심을 보이고 정부와 기업에서 물량 공세가 이루어져야 할 것이다. 또한 학계에서도 저명한 학자들을 국내로 스카우트를 해서 노하우를 쌓아야만 할 것이다.

앞으로의 세계는 우주학이 주름 잡게 될 것이다. 모든 분야는 우주학과 연관이 되고 인간의 삶 또한 우주학과 깊은 연관을 맺게 될 것이다. 그러한 시대의 흐름에 순응하는 방법은 이렇게 재미있는 책들을 읽는 것부터 시작하는 것이다. 중고등학생 뿐만 아니라 일반인들도 과학에 재미를 이끌어 줄 책이라 생각한다. 앞으로 지구사, 양자론, 시간론에 대한 책들도 차례로 출판 된다고 하니 무척 기대가 된다.