우리 우주의 첫 순간

우리 우주의 첫 순간 - 빅뱅의 발견부터 암흑물질까지 현대 우주론의 중요한 문제들
댄 후퍼 지음, 배지은 옮김 / 해나무 / 2023년 10월

현재 인류의 과학은 우주의 크기가 약 138억 광년에 이른다는 사실을 밝혀냈다. 물론 이것은 ‘현재’의 과학이 밝혀낸 수치다. 최근 이보다 더 늘어난 연구 결과도 보고되고 있는데, 대다수의 동의를 이끌어낼지는 미지수다. 왜냐하면 이론을 기반한 계산과 예측은 관측된 사실, 다시 말해 증거의 지지를 필요로 하기 때문이다. 우리가 지금 사실상 진리라고 받아들이고 있는 대부분의 과학 이론들은 혹독한 검증 과정을 거쳐 보편적인 지식이 된 것이다.

『우리 우주의 첫 순간』은 인간의 과학적 사고방식과 실제적 검증을 통해 우리가 예측할 수 있는 우주의 첫 순간, 즉 빅뱅 직후의 극단적인 초기 환경에 대한 여러 가지 설명을 풀어내고 있다. 여기에서 극단적인 초기의 범위는 무료 ‘1조 분의 1초’까지 거슬러 올라간다. 이 시점에 무슨 일이 일어났고, 그 일로 인해 지금의 우주와 은하, 별, 행성, 생명체가 존재할 수 있게 된 것이다. 이 과정에서 우리는 ‘암흑물질’이나 ‘암흑에너지’같은 SF스러운 용어들을 접하게 된다.

인간이 가진 직관은 가까이에 있는 사물이나 현상, 멀리 보이는 우주를 인식하고 이해하는 데 큰 힘을 발휘해왔다. 그 예로 우주에 대한 인류의 직관이 거둔 가장 큰 업적으로 코페르니쿠스의 지동설과 아인슈타인의 상대성이론을 들 수 있겠다. 특히 아인슈타인의 일반상대성이론이 역사상 가장 의미 있는 이론이 된 데에는 그 이론이 그때까지 지배해왔던 뉴턴의 물리학이 설명할 수 없었던 물리 현상의 이면에 중력이 어떤 역할을 하는지 새롭게 밝혀 냈다는 것과 함께 인간의 직관에 반하는 보이지 않는 세계의 힘에 대한 통찰을 인류에게 열어주었다는 점이다.

아인슈타인의 시대까지, 그러니까 불과 약 100년 전까지만 해도 인간이 생각했던 우주의 크기는 10만 광년에 불과했다. 그리고 항상 그 자리에 질서정연하게 기계처럼 작동하는 고요한 우주, 정상 우주를 우주의 본질로 생각했다. 그리고 아인슈타인의 이론은 그것을 가장 잘 설명하는 도구였다. 그런데 상대성이론은 이론을 만든 사람의 선입견마저 뛰어넘었다. 상대성이론에 따르면 우주는 고정적이지 않고 시간에 따라 공간이 변화하고 있다는 것을 보여주었으며, 이 변화는 곧 우주가 생물처럼 진화해 오고 있었다는 것을 보여주었다. 그보다 더 큰 중대한 의미는 바로 이 변화가 우주도 시작이 있고 끝이 있을 수 있다는 생각을 하게 했다는 것이다.

이 책은 바로 여기서부터 우리 우주의 첫 순간이 어떤 모습이었는지 추적해 가기 시작한다. 우주의 시작과 끝이라는 아이디어는 가끔 미디어에서 접하는 ‘빅뱅 이론’이나 ‘우주의 팽창과 수축’, ‘힉스 보손’, ‘초끈 이론’, ‘평행 우주’, ‘평면 우주’, ‘블랙홀’, ‘물질과 반물질’, ‘암흑물질’, ‘암흑에너지’, ‘중력파’ 등의 개념들로 이어지며 우주의 근원적인 비밀과 신비로 우리를 이끈다.

이 책에서 가장 인상적이었던 것은 이렇게 인류에게 직관적으로 인식되지 않지만 분명히 존재하는 세계와 그 세계를 움직이는 힘에 대한 실마리가 수학자들의 상상에서 출발했다는 점이다. 수학적 논리로 형성된 인간의 감각을 초월하는 기하학적 세계관이 아인슈타인에 의해 비로소 실제로 존재하고 작동하는 물리학의 언어로 드러나는 과정은 이 책을 읽으면서 가장 흥미로웠던 부분이다.

* 네이버 「디지털감성 e북카페」 카페 이벤트를 통해 출판사로부터 책을 무상으로 제공받아 읽고 쓴 서평입니다.