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엘러건트 유니버스
브라이언 그린 지음, 박병철 옮김 / 승산 / 2002년 3월
평점 :
최근 '모든 것의 이론'으로서 가장 경쟁력 있는 이론으로 꼽히고 있는 '끈이론'의 연구자중의 한 사람으로서 브라이언 그린이 그러한 '끈이론'적 시각에서 현대 물리학의 역사를 서술하고 있다. 물론, 수학 없이, 순전히 일상 언어만으로!!
참고로, '초끈이론(superstring theory)' 대중적 사이트 (http://www.sukidog.com/jpierre/strings/refs.htm )에서도 이 '엘러건트 유니버스' 책이 일반 입문서로 추천되어 있다.
1장은 '끈이론'이 왜 제기되었는지 설명하기 위해, 기존 이론들의 통합 역사와 그 난맥상, 그리고 끈이론의 놀라운 수학적 아름다움과 '만물의 이론'의 가능성에 대해 간단하게 정리해준다.
원자 -> [중성자 , 양성자] + 전자 -> 쿼크 -> 끈(string)
물질을 이루는 기본 입자라고 생각되었던 것들을 추적하면 위와 같다. (- 물론, 끈(string)은 아직 완전히 인정되지는 않은, 가설 수준의 입자이다.)
쿼크 다음에 왜 또 끈(string) 이라는 '기본 입자'가 제시되었는가? 사실 그 끈(string)이 진동을 달리할 때 아주 다양한 '입자'들의 형태로 나타나는 결과적 모습이 바로 그 다양하다는 수많은 소립자들이라는 가설이 끈이론 인데, 그에 따르면, 단일한 끈(string) 구조 하나만으로 지금까지 발견된 수많은 소립자들과 매개입자, 네 가지 기본적인 힘들을 다 설명할 수가 있기 때문이다.
즉, '우주의 모든 생명 현상을 환원적으로 다' 설명하지는 못하더라도, 최소한 '네 가지 기본적인 힘과 물질의 구성과 관련된 기타 여러 가지 소립자들'에 대해서는 '끈이론' 하나 가지고 다 설명을 제공할 수 있다는 것이다.
끈이론의 대가인 Edward Witten은 여기서 한걸음 더 나아가, M이론을 발표했는데, 끈은 사실 끈이 아니라, 면이나 다른 다양한 좀더 높은 차원 형태의 특수한 구현 모습이라는 것이다. 즉, 이 우주는 3차원의 공간에 시간을 합한 4차원의 세계가 아니라 훨씬 더 높은 차원의 10차원 내지 11차원으로 이루어져 있다는 것이다. 4차원의 시공간과 6 또는 7차원의 '숨겨진' 공간. M이론은 '중력'에 대해 예측했으나, 기타 다른 실험적 결과를 예측하는 데에는 쓸모가 아직은 없다.
실험을 위해서는 현재 기술로는 우주의 모든 에너지를 다 합한 규모의 에너지(- 플랑크 에너지)가 필요하기 때문에! 그러나 10여년 이내에 M이론을 실험적으로 검증할 수 있게 될 것이고, 그 실험에서 M이론이 타당한 것으로 검증된다면, 마침내 아인슈타인도 그토록 고대하던 '만물의 이론( theory of everything)'이 탄생하는 것이다!!
이 책은 특수상대성이론, 일반상대성이론, 양자역학의 성립과 발전, 하이젠베르크의 불확정성 원리와 양자적 요동, 플랑크 길이의 스케일에서의 양자적 요동으로 인한 일반상대성이론의 매끈한 리만기하학과 양자역학의 충돌, 진동하는 끈의 진동패턴에 따른 다양한 물리적 특성, M이론을 통한 다섯 내지 여섯 가지 기존 끈이론들의 통합 등과 같은 현대 물리학의 핵심적 내용들과 각 이론들 사이의 경쟁적 발전사를 수학 없이도 아주 자세하고 명료한 방식으로 잘 알려준다(- 아인슈타인의 광양자 가설 설명하는 부분과 영의 이중 슬릿 실험에 대한 기존 양자역학의 파동함수 설명과 파인만의 경로합 설명, 그리고 양자요동 및 상대성 원리에 대한 영화처럼 실감나는 비유가 압권이다).
수학에 대한 두려움 때문에 현대 물리학의 진수를 맛보지 못한 진지한 인문-사회 전공자들에게(- 서평자 본인처럼 현대 물리학 최신 이론에 관심 있으면서도 수학 때문에 망설였던 분은 특히) 꼭 읽어보아야 한다고, 강력히 추천하는 바이다.