우주는 하나일까? 여러 개 일까?

멀티 유니버스 - 우리의 우주는 유일한가
브라이언 그린 지음, 박병철 옮김 / 김영사 / 2012년 2월

지구 중심의 사관을 믿고 있던 시대에 코페르니쿠스가 지구가 태양의 주변을 돌고 있다는 지동설을 주장한 후로 지구는 우주의 중심점이라는 엄청난 특권을 포기해야 했다. 이와 같이 인간 중심적 관점에서 탈피하여 우주에서 우리의 위치를 객관적으로 바라보는 것을 '코페르니쿠스적 우주관'이라도 부른다. 다음 뉴턴의 중력이론에 의해 마침내 우주론은 근대과학의 영역으로 편입되었다. 현대적인 의미의 우주론은 아인슈타인으로부터 시작되었고, 특수상대성이론과 일반상대성이론을 통해 아인슈타인은 정적인 우주에서의 시공간에 대한 인식과 시공간의 기하학적 특성을 밝혀 현대 우주론으로 향하는 문을 활짝 열었다.또한 아인슈타인은 중력의 효과를 ‘시공간의 곡률’으로써 설명하고, 적당한 가속 기준틀을 선택한다면 중력장을 변환시켜 없앨 수 있음을 암시하였다. 이에 따르면 중력이라는 것은 없으며 단지 질량이 존재함으로서 그 질량 주위의 시공간의 곡률을 야기하고 이 곡률이 모든 자유로이 움직이는 물체가 따라야 하는 시공간상의 경로를 결정한다. 일반상대성이론의 중요한 예측 중 하나는 태양 근처를 지나는 빛이 태양에 의해 생긴 시공간의 휘어짐 속에서 굽어져야 한다는 것이다. 이는 1919년 일어난 개기일식 중 별빛이 태양을 지나면서 구부러지는 현상(빛은 하늘에서 구부러진다)의 관찰을 통해 검증되었다. 일반상대성이론은 중력이 작용하는 팽창우주론이나 블랙홀 등과 같은 우주현상을 설명하는데 이용된다. 그러나 아인슈타인이 기대했던 정적이고 영원한 우주는 답이 아니었다. 현대의 우주론을 창시한 장본인이었으나 수학이 인도하는 길을 곧이곧대로 따라가다가 난관에 부딪히게 된다.

"우주는 정적이지 않다. 우주는 팽창하고 있다! " 이로써 아인슈타인이 도입한 우주상수는 졸지에 설자리를 읽었고, 아주 작은 무언가가 대대적인 폭발을 일으켜 우주가 탄생한 후 지금까지 계속 팽창하고 있다는 빅뱅이론이 과학적 창조론으로 수용되기 시작했다 - 46p

아인슈타인의 상대성이론은 인류가 자신을 둘러싸고 있는 우주라는 존재를 인식하기 시작하면서 믿음과 상상에 바탕을 둔 종교적 또는 철학적 우주론이 나타났다. 인류가 내다볼 수 있는 우주의 범위는 시대마다 한정되어 있었지만, 여기에 인간의 상상력이 더해져서 다양한 우주론이 등장하였다. 유사 이래 인류가 생각해온 우주관은 크게 두 가지 유형으로 구분되는데 그것은 우주가 영원불멸인가 아니면 기원을 갖는가 하는 것이다.우주가 팽창한다는 관측사실로부터 자연스럽게 도출되는 우주론은 우주가 시간에 따라 진화해왔다고 설정하는 진화우주론이다. 우주가 팽창하고 있다면, 우주의 팽창이 시작된 시점이 있으며 이 점으로부터 우주가 폭발적으로 팽창해왔다고 주장하는 것이 빅뱅이론이다. 현재 우주의 질량과 에너지에 맞먹는 엄청난 양의 원자재부터 확보해야하는데 빅뱅이론은 원자재의 출처에 대해 아무런 언급도 하지 않고 , 다짜고짜 폭발부터 시작하고 있다. 따라서 빅뱅이론은 우주탄생의 청사진으로서는 무리가 있다.

이렇게 빅뱅이론의 탄생과 함께 단 하나의 우주라는 패러다임을 버림으로써 우리 앞에는 다중우주의 가능성이 펼쳐지게 되었다. 저자 브라이언 그린은 초끈이론과 우주론 등을 이론물리학계의 선두에서 이끌고 있다. 명왕성에서 보면 지구가 하늘에 박힌 점처럼 보이듯이 세계에서 가강 강력한 가속기를 동원해도 끈은 점처럼 보인다. 그럼에도 불구하고 입자는 끈이다. 이것이 바로 끈이론이다. 책에서는 끈 이론뿐이 아니라 누벼 이은 다중우주 부터 인플레이션 다중우주, 브레인 다중우주, 주기적 다중우주, 랜드스케이프 다중우주, 양자 다중우주, 홀로그램 다중우주, 시뮬레이션 다중우주, 궁극의 다중우주등에 대한 논리를 일목요연하게 정리하고 설명하여, 이 한 권으로 고대부터 현재에 이르는 물리학과 우주학의 전체 지형도를 그리고 있다.

그러나 저자는 과학이 다중우주에 의존하다 보면 , 단일우주에서 해결하지 못한 미스터리를 어떻게든 규명해야 한다는 사명감이 퇴색할 수 있으며 더 열심히 연구하고 더 깊이 생각해야 할 상황에서 다중우주의 유혹에 대책 없이 빠져들다 보면 전통적인 접근법을 포기하고 '편리한 논리'에 안주할 수 있다며 모든 이론이 우주의 다양성이 인정됨으로써 다중우주이론으로 과거 모든 의문들이 일거에 해결해 주는 원리가 아니라 , 각 우주마다 다른 물리적 특성을 설명할 때 표준 물리학과 다른 방식으로 접근을 시도해야 한다고 한다. 물리학의 궁극적인 목적은 현상규명이다. 우주가 왜 지금과 같이 운영되고 있는지 그 이유를 이해하는 것이다. 이것이 바로 물리학이 존재하는 이유이다. 단일우주와 다중우주, 또는 그 외의 다른 이론들 중 어느 것이 진정한 실체일까? 그 어떤 것이 진실인지는 모르나 21세기 우주론은 다중우주론에 주목하고 있다. 달에 간 우주비행사들을 볼 수 있고 우주선을 비행기처럼 쉽게 볼 수 있는 날이 내가 살아있는 동안 볼 수 있을 지는 모르나 , 우주에 대한 끊임없는 탐구와 이해는 언제가 또 다른 우주를 발견할 수 있을지도 ^^;;나같은 비전문가들을 위한 우주론이라 그런지 의외로 쉽고 재미있게 쓰여져 있어 우주론에 관심이 있다면 부담스럽지 않게 읽을 수 있을 물리학 책이다.