인피니티

인피니티 - 만화로 배우는 우주와 블랙홀의 비밀 ㅣ 한빛비즈 교양툰 17
로랑 셰페르 지음, 이정은 옮김, 과포화된 과학드립 물리학 연구회 감수 / 한빛비즈 / 2022년 6월

《인피니티(로랑 셰페르 지음/한빛비즈)》

만화로 배우는 우주와 블랙홀의 비밀

밤하늘의 무수한 별들을 바라보며 인간의 출발과 우주의 출발을 생각해본다.

인간만이 먹고사는 문제를 뛰어넘어 무한한 우주를 바라보는 존재이다.

기원전부터 우주에 관한 탐구는 시작되었고 과학의 시대를 거쳐 현재에 이르기까지 연구의 결과가 축적되면서 무한의 영역에 인간이 발을 디디기 시작했다.

전작인 《퀀텀》을 통해 우리가 발 딛고 사는 이곳의 물리적 원리를 공부했다. 전작과 연결된 과학적 지식들이 소개되지만, 꼭 《퀀텀》을 읽지 않았더라도 이 책을 읽어나가는 데는 지장이 없다.

속도와 공간 문제로 우리 우주의 이야기가 시작된다. 공간과 시간이 항상 일정하지 않다는 것, 시간 속 속도는 공간 속 속도와 상관관계를 맺고 있다. 질량을 지닌 모든 물체는 시간 속 그리고 공간 속에서 모두 이동한다. 우리가 이동하는 속도가 어떤 물체에 비해 상대적으로 빠를수록 우리의 시계는 그 물체의 시계보다 더 느리게 간다. 이것이 바로 아인슈타인의 특수상대성 원리이다.

여기에 중력이 더해지면 일반상대성 원리가 나타난다. 질량은 공간 그리고 시간을 휘게 만든다. 즉, 물체의 질량이 클수록 중력이 더 크고 시간을 더 많이 감속시킨다.

우리가 바라보는 하늘은 우주의 현재 모습이 아닌 과거의 모습이다. 빛과 300,000km/s의 속도는 우주 수준에서는 하루살이만큼 느린 속도이다.

빛은 광년으로 표시되는 편차를 띤 먼 곳의 영상을 우리에게 전송한다. 따라서 멀리 보는 것은 곧 더 예전을 본다는 것을 뜻한다. 우주는 역사의 여러 층으로 이루어진 거대한 박물관과 같다.

무한에 가까운 우주의 모습을 어떻게 알 수 있을까? 우리는 우리의 우주 지평선까지만 관찰할 수 있지만, 우주를 이루는 천의 그물코 사이, 즉 양자의 무한한 작음을 탐색할 수도 있다. 거기에 신비로운 암흑에너지가 숨어 있을지도 모른다. 또 어쩌면 우주의 가장 위대한 비밀들과 우리가 보는 현실도.

역설적으로 무한히 큼에 대한 해답은 어쩌면 무한히 작은 양자 세계에 담겨 있을지 모른다.

“우리는 별들의 먼지인데, 그건 이미 우리가 아는 사실입니다. 그런데 이제 우리는 물질, 즉 우리를 에워싼 모든 것이 진공의 양자요동에서 왔을 거라고 말할 수 있습니다.”

-미셸 스피로(물리학자, 전 유럽입자물리연구소 소장)

우리의 모든 지각은 전자기력 때문에 생긴다. 또 전자기력은 진공의 양자요동에 계속해서 영향을 받는다. 하지만 이 요동은 전자기장에‘만’ 영향을 미치지 않는다. 양자전기역학 기법은 강력과 약력의 장에도 적용된다.

우리 시공간의 무대는 고유한 특질이 없는 단단하고 정지된 단순한 배경처럼 보인다. 또 예측이 가능해 보여서 보편적인 시간이 어김없이 일정하게 흐르는 것 같다. 하지만 조금 더 잘 보게되면, 배경은 전자기복사, 떨림일 뿐이다. 99.99퍼센트가 비어 있다. 단단한 무대나 우리가 앉아 있는 의자도 마찬가지로 환상이다. 이 환상은 오로지 서로를 밀어내는 전자들 때문에 생긴다.

우주가 운영되는 비밀의 열쇠를 풀어가는 과정을 필생의 과제로 삼는 연구자들의 노력과 결과들이 만화의 형태로 소개된다. 이 한 권의 과학책으로 우리가 물리학자가 되지는 않지만, 일상의 반복에서 벗어나 다른 세상을 엿보는 흥미로운 경험이 될 것이다.

움직임이 있는 곳이라면 어디에서든 측량할 수 없는 마당이 열린다.

우주의 질서는 그 어떤 한계도 인정하지 않는다.

어디에서든 텅 빔과 꽉 참이 번갈아 이어지고,

이 둘은 하나의 경계석을 사용하므로, 그 불확정한 짜임은 영원히 계속된다.

-루크레티우스, 《사물의 본성에 관하여》 중에서

“출판사에서 도서를 지원받아 작성하였습니다.”

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