3월 4주차 리뷰 ＜평행우주＞

[조그만정]

평행우주

1. 한 페이지 요약 및 견해

   몇 편의 공상과학 소설을 읽은 느낌이다. 상상이나 영화 속에서나 가능한 일들을 하나하나씩 증명해 나가는 것이 신기하기도 하다. 첫 페이지에 아인슈타인이 한 유명한 말을 적어 놓았다. 그 내용은 “인간이 겪을 수 있는 경험 중 가장 아름다운 것은 ‘신비’이다.”로 시작하는 말이다. 왜 이 말을 맨 먼저 적어 놓았는지 이 책을 읽으면서 조금은 이해가 되었다. 이 책에서 아인슈타인의 말을 인용하는 부분이 첫 페이지 이후에도 자주 등장하는데 저자의 생각과 일치하므로 은유적으로 표현한 것이 아닐까 생각을 해본다. 그것은 종교적이 아니라 과학을 알면 알수록 지금 당장은 증명할 수 없지만 어떤 초월적인 힘은 존재한다고 생각하면서 그것은 결코 신의 위대함을 아는 것이 아니라 신의 마음, 즉 신의 생각을 알고 싶어 함을 드러내고 있다.

이 책은 우주를 통해서 ‘나’라는 존재의 정체성을 이야기하면서 인간의 운명에 대한 철학이 깊이 담겨 있다. 그리고 한가지 덧붙인다면 우리의 후손이 우주의 종말이 현실로 닥쳤을 때 자세한 대안을 제시하고 있다. 

   저자인 미치오 카쿠교수는 1947년 미국 캘리포니아에서 일본계 미국인으로 태어나 하버드대학교를 졸업하고, UC버클리에서 박사학위를 받았다. 현재 뉴욕 시립대학교 석좌 교수이며, 미래학자, 물리학자, 대중 과학 운동가이다. 빠른 변혁을 겪고 있는 현대 우주를 거대한 지식과 빛나는 통찰력으로 밝힌 평행우주에 대한 견해를 대중에게 보급시킨 것으로 유명하며, 끈이론과 우주론 등에서 뛰어난 업적을 남긴 세계적 석학이다. 국제라디오 과학 프로그램을 진행하고 있으며, 「나이트라인」,「60분」,「굿모닝 아메리카」, 「래리 킹 라이브」 등 TV 프로그램에 출연하여 과학의 대중화를 위해 활약하고 있다. 저서로는 ‘올해의 베스트셀러’로 선정된 『비전』과 『아인슈타인을 넘어서』, 『초공간』등이 있다.

   우리들은 매 순간 선택을 한다. 물론 자기가 선택할 수도 있지만, 본의 아니게 주변 상황에 의해 선택할 수밖에 없을 때도 있다. 어째든 그것 또한 선택이다. 하나하나의 선택에 의해 또 다른 우주에서는 다르게 선택한 내가 다른 삶을 살고 있을 수도 있다. 참으로 흥미진진한 내용이면서 당장의 현실이 아니라고 느껴질지는 모르겠지만 신비함으로 가득하다. 그런데 그 속에서 100년도 채 안 되는 인간의 생존은 우주로 봤을 때 아주 찰나에 불과하다. 그 찰나 속에서도 자기 주도적으로 사는 시간은 과연 얼마나 될까를 생각해보는 귀중한 시간을 가질 수 있다. 그리고 더 중요한 것은 과학이 진보할수록 인간과 자연이 가까워진다는 것만은 분명한 사실이다. 이 책에서는 물리학을 비롯한 모든 과학은 신의 머리가 아닌 인간의 머리에서 창출된 결과물이기 때문이라고도 말하고 있다.

   1부에서는 초기우주론의 기본적인 특성과 함께 빅뱅이론의 최신 이론인 인플레이션이론을 주로 다루었고, 2부에서는 다중우주이론, 즉 우리가 살고 있는 우주를 포함하여 여러 개의 우주가 동시에 존재한다고 주장하는 이론을 비롯하여 웜홀과 휘어진 시공간, 그리고 고차원 시공간 사이의 연결고리를 주로 다루었다. 아인슈타인의 일반상대성이론의 범주를 넘어선 최초의 이론이라 할 수 있는 초끈이론과 M-이론은 우리의 우주가 여러 우주들 중 하나에 불과하다는 것을 강하게 시사하고 있다. 3부에서는 ‘거대한 동결’과 현대과학이 예측하고 있는 우주의 종말을 다루었다. 어렵고 접근하기 쉽지 않은 물리나 우주를 아주 쉽고 접근하기 용이하게 되어 있는 것이 이 책의 최고의 장점이다. 많은 이론들이 하나씩 증명하는 과정들을 세세하게 쓰여 있어서 흥미진진하게 볼 수 있음에 감사했다. 이 책의 맨 첫 페이지에 책의 저자가 주장하는 모든 내용이 녹아있다.

2. 나를 확장시킬 책 속의 내용들

시공간이 선형적으로 평평하지 않고 역동적으로 휘어져 있다는 아인슈타인의 일반상대성이론을 재확인한 결과로서, 우주의 기원을 논리적으로 설명한 최초의 이론이었다. (11)

PART 1 우주

1.탄생초기의 우주

시인은 우주의 일부가 됨으로써 우주를 이해하려고 하지만, 논리적인 과학자는 우주를 자신의 머릿속에 집어넣으려고 한다. 그래서 과학자의 머리는 여러 갈래로 분열되기 쉽다. (21)

신이 우주를 창조했다는 창조설과, 우주는 탄생이나 사멸 없이 영원히 계속된다는 영원불멸설이 바로 그것이었다. (22)

현대의 우주론을 종교적 용어로 서술하면 “영원한 열반의 바다 속에서 천지창조가 이루어졌다”는 한 문장으로 요약되기 때문이다. (25)

WMAP 위성의 관측결과가 “우주론을 사색적인 이론에서 정밀한 과학의 장으로 끌어 올린 쾌거”라고 평가하였다. (27)

달 표면에서 반사된 빛이 지구에 도달할 때까지는 약 2초가 걸리므로, 우리는 항상 달의 2초 전 모습을 보고 있는 셈이다. 태양에서 출발한 빛이 지구에 도달하려면 대략 8분 20초가 소요된다. (28)

위성이 관측한 우주배경복사는 지표로부터 1cm 남짓한 곳에서 방출된 것이다. 이로부터 예측된 우주의 나이는 약137억년이다. (29)

작은 점들은 ‘우주의 씨앗’으로서, 격렬한 팽창을 통해 지금의 우주를 만들어낸 원천이라고 할 수 있다. (31)

우주의 대부분은 눈에 보이지 않는 미지의 물질로 이루어져 있다는 뜻이다. 우주의 73%가 미지의 암흑에너지로 이루어져 있으며, 우주의 궁극적인 운명은 바로 이 암흑에너지에 의해 좌우될 것이다. (33-35)

“모든 물체와 신호는 빛보다 빠르게 움직일 수 없다”는 아인슈타인의 금지령에 위배되지는 않는다. 왜냐하면 이 경우에 움직이는 것은 물체나 신호가 아니라 공간 자체이기 때문이다. (36)

우주는 새로운 우주를 낳으면서 영원히 번식을 계속할 수도 있다는 것이다. (38)

실험 물리학자들은 앞으로 만들어질 중력파감지기와 초대형 입자가속기가 초끈 이론과 M-이론의 진위 여부를 판가름해줄 것으로 기대하고 있다. 초끈 이론은 빅뱅이론이 처음 등장했을 때 제기되었던 질문, “빅뱅이전에는 어떤 일이 있었는가?”라는 질문에 궁극적인 답을 제시해줄 것이다. (41)

우주를 이루고 있는 모든 입자들이 바이올린의 끈이나 북의 막과 같은 구조를 갖고 있다는 것이 이 이론의 핵심이다. 자연에 존재하는 다양한 입자들은 그 출신성분이 무엇이건 간에 모두 끈이나 막의 구조를 갖고 있으며, 이들이 진동하는 패턴에 따라 우리의 눈에 각기 다른 입자로 보인다는 것이다. 단, 여기서 말하는 끈이나 막은 일상적인 3차원 공간이 아니라 11차원 초공간 속에 존재한다. (43)

우주에 존재하는 모든 생명체들이 궁극적으로 소멸한다는 것은 철학이나 종교에서 말하는 운명론이 아니라 엄밀한 물리법칙의 결과이다. (47)

“웜홀은 공간을 바로 이동하는 가장 이상적인 교통수단이다.” (48)

2. 역설적인 우주

오늘날 하늘을 향해 뻗어 있는 초고층 건물과 수많은 다리들, 그리고 모든 우주선들은 뉴턴의 법칙에 기초하여 만들어진 것이다. 그는 신비한 천체들을 지배하는 법칙이 지구의 일상사를 지배하는 법칙과 완전히 동일하다는 놀라운 사실을 간파함으로써, 기존의 세계관을 완전히 갈아엎었다. (53)

밤하늘의 한 부분을 바라보면 멀리 있는 별일수록 희미하게 보이지만, 멀리 갈수록 별의 개수는 더욱 많아지기 때문이다. (59)

아인슈타인은 중력을 ‘시공간의 휘어짐’으로 해석함으로서, 상대성이론과 중력을 조화롭게 연결시킬 수 있었다. (73)

기체의 부피가 커지면 온도는 무조건 내려간다. 에어컨은 기체의 부피를 강제로 증가시켜서 온도를 내리는 장치이다. (83)

3. 빅뱅

멀리 떨어져 있는 물체의 이동속도를 알아내는 가장 쉬운 방법은 그 물체에서 생성된 소리나 빛의 변화를 관측하는 것이다. 경찰관은 자동차의 속도를 측정할 때 도플러효과를 이용한다. (92)

허블 상수는 우주의 팽창속도를 알려주는 지표로서, 지금도 천문학에서 가장 중요한 상수로 취급되고 있다. (94)

에너지가 작은 입자가 단단한 벽을 통과할 확률이 0이 아니라는 것이다. (101)

뜨거운 물체의 온도와 그로부터 방출되는 복사에너지의 상관관계를 처음으로 규명한 사람은 독일의 물리학자 막스 플랑크였다. 그는 흑체복사에 관한 이론을 발표하여 양자역학의 아버지가 되었다. (105)

우리의 태양과 같이 전형적인 별은 수소가스가 모여 있는 형태로 탄생하여 중력에 의해 점차 안으로 응축되는 과정을 겪는다. 이 과정에서 수소가스는 빠른 속도로 자전을 하게 되는데, 그 결과로 별이 두 개로 분리되어 연성계가 형성되거나, 별은 자전축과 수직한 평면 위에서 행성들이 공전하는 태양계가 탄생한다. 별이 응축됨에 따라 중심부는 계속 뜨거워지며, 온도가 1,000만도에 이르면 드디어 핵융합반응이 일어나면서 수소가 헬륨으로 전환되기 시작한다. 약 100억 년에 걸쳐 이 과정이 반복되다가 별이 다 타고나면, 별은 수소가 아닌 헬륨을 원료로 삼아 핵융합 제2라운드를 개시한다. 현재 우리의 태양은 수소를 반쯤 소모한 상태에 있다. 핵융합반응의 원료인 수소가 다 소모되면 태양의 내부에서는 헬륨원자핵을 원료로 삼아 새로운 핵융합반응이 일어나기 시작하는데, 이 과정에서 태양은 화성을 잡아먹을 정도로 덩치가 커지면서 이른바 적색거성이 된다. 그러다가 헬륨마저 소진되고나면 태양의 바깥층이 서서히 분해되고 지구만한 크기의 중심부만 남게 된다. 천문학자들은 이때의 태양을 백색왜성이라 부른다. 태양과 같이 비교적 작은 별들은 백색왜성이 되면서 찬란했던 일생을 마감하게 된다. (119)

자전하는 태양의 원심력에 의해 표면의 잔해와 먼지들이 떨어져 나와 지구를 비롯한 행성으로 진화했다는 것이 학계의 정설이다. (121)

초신성의 잔해는 지구뿐만 아니라 근체에 있는 성운에 골고루 뿌려졌을 것이다. 즉, 인간의 몸은 수십억 년 전에 사리진 별의 잔해로부터 만들어졌으므로 우리 모두는 ‘별의 후손’인 셈이다. (121)

4. 인플레이션과 평행우주

“운동속도가 빠를수록 시간은 느리게 간다.”는 특수상대성이론의 원리를 이용하고 있다는 것이다. (134)

우주론은 입자물리학이나 양자역학과 운명을 같이하게 된 것이다. (138)

1970년대 중반에 물리학자들은 자연에 존재하는 네 종류의 힘들 중 중력을 제외한 세 개가 힘을 하나로 통일하는 이론을 거의 완성하였으며, 여기에는 “표준모형”이라는 이름이 붙여졌다. 수십 년에 걸친 입자물리학의 꾸준한 진보가 드디어 결실을 거둔 것이다. 오늘날 표준모형은 입자물리학과 관련된 모든 실험결과를 단 하나의 예외도 없이 완벽하게 설명하고 있다. (143-144)

표준모형의 가장 큰 단점은 우주전역에서 가장 광범위하게 작용하고 있는 중력이 빠져 있다는 것이다. (144)

“250톤의 물을 아무런 기구의 도움 없이 허공에 떠 있게 하려면?” 답: 구름을 만들면 된다. (147)

하나의 우주가 탄생할 확률을 허용한다는 것은, 그로부터 무수히 많은 우주가 연쇄적으로 탄생할 수 있는 가능성을 열어놓는다는 뜻이다. (160)

우주가 회전을 하지 않는 이유는 아마도 우리의 우주가 무無에서 창조되었기 때문일 것이다. (163)

눈의 결정이 아름답게 보이는 근본적인 이유는 그 안에 모종의 대칭성이 존재하기 때문이다. 눈의 결정은 가운데를 중심으로 60°만큼 회전시켜도 형태가 변하지 않는다. 대칭은 자연의‘숨어 있는 아름다움’을 반영하고 있다. (167)

다중우주란 단순히 ‘지금과 같은 우주가 여러 개 존재 한다’는 의미가 아니라, ‘모든 특성이 천차만별인 우주들이 무수히 많이 존재하는 엄청나게 복잡한 복합우주 시스템’을 의미하는 것이다. (172)

우주의 온도는 절대온도 3,000K로 떨어지고 열에너지가 충분히 약해지면서 전기력에 의해 전자가 원자핵의 주변에 구속되기 시작했다. 즉, 원자가 만들어지기 시작한 것이다. 그리고 광자는 더 이상 흡수되지 않고 공간을 자유롭게 여행할 수 있게 되었다. (180-181)

PART 2 다중우주

5. 차원입구와 시간여행

아인슈타인 방정식이 낳은 비정상적인 해들은 평행우주와 그들 사이를 연결하는 통로의 존재를 암시하고 있다. (188)

다중연결공간이란, 그 안에서 밧줄로 올가미를 만든 후 고리의 크기를 줄여나간다고 했을 때 무한이 작은 점까지 줄일 수 없는 공간을 말한다. (199)

공간상으로 떨어져 있는 두 지점을 연결하는 웜홀은 시간상으로도 떨어져 있는 두 지점을 연결시킬 수 있게 되었다. (211)

괴델의 우주에서는 시간과 공간상으로 떨어져 있는 임의의 두 지점 사이를 마음대로 이동할 수 있다. (213)

아인슈타인이 생각했던 우주는 회전하는 우주가 아니라 팽창하는 우주였기 때문이다. (215)

가장 큰 문제는 극히 드물게 존재하는 음에너지를 다량 확보해야 한다는 점이다. 웜홀의 입구가 열린 채로 장시간 유지되려면 많은 양의 음에너지가 필요하기 때문이다. (219)

블랙홀의 에너지는 서서히 증발되고 있기 때문에 완전히 검은색으로 보이지 않는다. (220)

양의 에너지는 물질과 에너지가 집중되어 있는 웜홀을 생성시키며, 빛은 웜홀의 입구로 집중되는 경향이 있다. (220)

미스너의 우주란, 침실과 같이 좁은 공간 안에 우주전체를 요약시켜놓은 이상적인 우주를 말한다. (223)

누군가가 다량의 양에너지와 음에너지를 이용하여 안전성문제를 해결한다면 시간여행은 현실이 될 수도 있다. (228)

당신이 과거로 돌아가 결혼하기 전의 부모를 죽였다고 해도 당신의 존재가 사라질 수는 없다는 뜻이다. 여러 갈래로 갈라지는 시간을 허용하는 것이므로 당신이 출생 전의 과거로 돌아가서 장래의 부모를 살해했다 해도 그 후의 모든 사건들은 다른 우주에서 진행된다고 생각하자는 것이다. (234-235)

6. 평행양자우주

실험 물리학자들은 전자가 파동적 성질과 입자적 성질을 모두 갖고 있다는 것을 잘 알고 있었다. 원자핵의 주변에서 양자적 춤을 추고 있는 전자는 신비한 파동을 동반하고 있는 입자였다. (244)

진리는 어떤 경우에도 인간의 방해를 받지 않고 항상 같은 모습으로 존재한다. (251)

막스 플랑크가 말한 대로, “과학은 자연의 궁극적 신비를 결코 풀지 못할 것이다. 자연을 탐구하다보면 자연의 일부인 자기 자신을 탐구해야 할 때가 반드시 찾아오기 때문이다. (254)

양자역학의 세계에서 모든 것은 우연과 확률에 의해 결정된다. (260)

우주 안의 모든 것을 설명하는 만물의 이론에는 인간의 의식이 반드시 고려되어야 한다. 영상이나 음향을 기록하는 장치는 관측자의 역할을 대신할 수 없다. (368)

화석이 고고학자에게 발견되는 순간, 수백만 년에 걸쳐온 그 존재가 갑자기 의미를 갖게 된다. (268)

현실세계에서 모든 물체는 주변 환경과 상호작용을 하고 있으며, 외부로부터 약간의 영향이 개입되면 두 개의 파동함수는 더 이상 결맞음상태를 유지하지 못하고 결어긋남상태로 변환된다. (270)

에버렛의 다중우주해석에 의하면 상자의 뚜껑을 여는 순간에 우주는 두 갈래로 갈라져서 진행된다. 이들 중 하나의 우주에서 고양이는 살아 있고, 다른 우주의 고양이는 죽은 채로 존재한다. 조금이라도 가능성이 있으면 그 사건이 발생하는 우주가 반드시 존재하며, 이 모든 우주들은 우리가 살고 있는 우주만큼 현실적이다. (271)

우주는 여러 갈래로 갈라지면서 서로 다른 역사가 개별적으로 진행된다. (273)

정보를 알아내는 것과 전송하는 것은 전혀 다른 행위이기 때문이다. (285)

인간의 몸에는 너무나 많은 정보가 담겨 있다. 현재 동원할 수 있는 가장 뛰어난 정보전달 수단을 사용한다 해도, 한 사람의 정보를 모두 전송하려면 거의 우주의 나이에 맞먹는 시간이 소요될 것이다. (287)

7. 모든 끈의 모태, M­이론

자연에 존재하는 모든 힘들을 하나의 우아한 이론 체계로 통일하려면 10차원, 또는 11차원의 초공간이 도입되어야 한다. (297)

장이란 공간의 모든 지점에서 각기 다른 값을 갖는 수학적 객체를 통칭하는 용어이다. 따라서 장은 우주내의 모든 지점에서 자기력과 전기력, 그리고 핵력 등의 크기와 방향에 관한 정보를 담고 있다. (305)

양자역학과 중력을 연결시키려는 모든 시도는 수학적인 모순을 낳으면서 이론 자체를 붕괴시켰다. (310)

입자의 구체적인 형태를 보여주는 초고성능 현미경이 개발되어 이 기구로 전자를 비롯한 소립자들을 들여다본다면, 우리의 눈에 보이는 것은 점이 아니라 진동하는 끈이라는 것이다. (314)

입자의 종류가 다양한 것은 끈의 진동패턴이 그만큼 다양하기 때문이다. 그렇다면 끈은 얼마나 다양하게 진동할 수 있을까? 이것을 결정하는 것이 바로 물리학의 법칙이다. (315)

끈이론이 아름답게 여겨지는 이유는 음악과 일맥상통하는 부분이 많기 때문이다. “음악은 혼돈 속에서 질서를 창출하는 능력이 있다. 리듬은 다양한 대상에 일치감을 부여하며, 멜로디는 불연속적인 대상에 연속성을 부여한다. 그리고 화성은 판이하게 다른 것들 속에서 화합을 이끌어낸다. 아인슈타인은 통일장이론의 연구를 ‘신의 마음을 읽는 행위’에 비유하곤 했다. 만일 끈이론이 맞는다면, 우리는 10차원 공간에 울려 퍼지는 음악을 통해 신의 마음을 읽을 수 있을 것이다. (316)

끈이론이 보유하고 있는 무한대 방지장치는 크게 끈의 위상과 초대칭이 있다. 끈 이론의 대칭은 남아 있는 무한대와 비정상성을 상쇄시키는 중요한 역할을 한다. (322-325)

자연에 존재하는 모든 입자들은 하나의 대칭으로 통합시킬 뿐만 아니라 끈이론에 나타나는 무한대문제까지 깨끗하게 해결해주는 이상적인 이론이다. (328)

끈이론은 표준모형에 불필요한 복사본이 존재하는 이유를 설명해 주고 있다. (330)

시공간의 차원을 줄이는 방법에 따라 끈이론의 해는 4차원뿐만 아니라 다양한 차원에서 얻어질 수 있으며, 각각의 해는 나름대로 타당한 우주를 서술하고 있었다. (331)

순수수학은 논리적인 생각을 표현하는 한편의 시이다. (345)

우주끼리 충돌할 수도 있다는 뜻이다. 우주가 충돌하면 섬광이 발생하고 그로부터 새로운 우주가 탄생할 가능성도 있다. (352)

우주에 관한 정보가 손실되는 것은 아인슈타인 이론의 필연적인 결과처럼 보이지만, 사실 이것은 정보가 결코 손실되지 않는다는 양자역학의 원리에 위배된다. (361)

일부 우주론학자들은 우리가 속해 있는 우주도 거대한 홀로그램이라는 추론을 제기하고 있다. 우리가 보고 있는 영상 자체가 하나의 홀로그램이라는 것이다. (364)

8. 디자인된 우주?

외계의 행성을 관측하는 방법행성에 의한 일식을 관측하는 것이다. 즉, 행성이 별을 가렸을 때 별의 밝기가 감소하는 정도를 관측하면 행성의 존재 여부를 간접적으로 확인할 수 있다. (383)

핵력이 조금 더 강했다면 별들은 핵원료를 너무 빨리 소모하여 수명이 짧아졌을 것이고, 태양이 없는 지구에는 생명체가 탄생하지 못했을 것이다. 중력이 지금보다 조금 강했다면 별들은 너무 빨리 타올라서 이미 옛날에 소멸했을 것이므로 생명체는 존재할 수 없게 된다. 또한, 중력이 강하면 별들 사이의 간격이 지금보다 훨씬 가까워져서 서로 충돌할 가능성도 높아진다. (385-391)

원자핵의 주변을 돌고 있는 전자도 기본적으로는 태양계와 비슷한 구조이므로 고차원 공간에서는 원자와 태양계가 존재하지 않을 것으로 추정된다. 다시 말해서, 생명체가 살기에는 3차원 공간이 가장 이상적이라는 뜻이다. (394)

우주상수가 정확하게 0이 아니라 0에서 조금 벗어나 있는 것은, 우리의 우주가 그다지 특이한 존재가 아님을 보여주는 사례라고 할 수 있다. (395)

9. 11차원의 메아리를 찾아서

GPS는 지구의 주변을 돌고 있는 24개의 위성들로부터 동기화된 신호를 수신한 후 삼각측량법을 이용하여 지구상에 있는 특정인의 위치를 매우 정확하게 결정하는 시스템으로서, 각 위성에는 500억 분이 1초 이내의 오차로 동기화된 신호를 내보낼 수 있는 시계가 탑재되어 있고, 이로부터 계산된 위치의 오차범위는 약 10∼15m이다. (400)

중력에 의해 빛이 왜곡되는 현상을 적절히 이용하면 암흑물질과 같이 눈에 보이지 않는 물체까지도 관측할 수 있다. (410)

우리의 태양계는 은하수의 중심부에 있는 블랙홀의 주변을 초속 220km의 속도로 공전하고 있다. 이 과정에서 지구는 엄청난 양의 암흑물질을 헤쳐가게 되는데, 물리학자들은 1㎡의 면적에 초당 10억 개의 암흑물질 입자가 우리의 몸에 쏟아지는 것으로 추정하고 있다. (413)

빅뱅이 일어나던 무렵에는 우주의 온도가 너무 높아서 원자핵과 전자가 따로 놀았지만, 그로부터 38만 년이 흐른 뒤에는 우주가 적당히 식으면서 원자가 형성되기 시작했다. 지금 우주에 존재하는 원자들은 대부분 이 시기에 만들어졌다. (415)

별이 반짝이는 것처럼 보이는 이유는 별빛이 대기에 의해 ‘열적 교란’을 겪고 있기 때문이다. 대기가 없는 우주공간에서 챌린저호의 승무원들이 우주유영을 하고 있을 때, 그들의 몸에 비추는 별빛은 전혀 반짝이지 않는다. 시인의 눈에는 반짝이는 밤하늘이 아름답게 보이겠지만, 천문학자에게는 악몽이다. 제 아무리 뛰어난 망원경을 동원한다고 해도 사방으로 퍼진 영상밖에 얻을 수 없기 때문이다. 이러한 퍼짐현상을 보정하는 한 가지 방법은 레이저와 고성능 컴퓨터를 이용하여 왜곡된 영상을 제거하는 것이다. (420)

초대칭짝이 발견되면 물리학의 최대현안인 끈이론의 타당성도 간접적으로 입증될 수 있다. (429)

우리나라의 국회의원들은 이런 장비들을 ‘소수 과학자들의 전유물’로 생각하는 경향이 있는데, 입자 가속기는 모든 과학의 출발점이자 한 나라의 기초과학의 수준을 가늠하는 척도이다. (430)

소형 가속기의 한계를 극복하려면 새로운 아이디어와 새로운 원리를 꾸준히 개발해야 한다. 수십억 전자볼트의 에너지를 발휘하면서 작고 저렴한 ‘탁상용 가속기’, 이것은 모든 실험 물리학자들이 추구하는 영원한 성배이다. (432)

우주공간을 표류하고 있는 거대한 끈이 발견되는 날은 끈이론이 물리학을 통일하는 날이 될 것이다. (434)

아인슈타인은 이렇게 말했다. “우리는 물리적 개념과 법칙을 순수수학만으로 발견할 수 있다. 이렇게 발견된 법칙들은 자연현상을 이해하는데 핵심적인 역할을 할 것이다. 과거의 경험은 ‘적절한 수학적 개념’을 우리에게 제시할 수도 있지만, 모든 개념을 오직 경험에 의존해 도출할 수는 없다. 그래서 나는 고대인들이 그랬던 대로, 오직 순수한 사고만이 우리를 진리로 데려다준다고 생각한다. (436)

PART 3 초공간으로의 탈출

10. 모든 것의 종말

물리학자들은 앞으로 태양에 거대한 천체가 충돌하여 새로운 에너지를 창출하지 않는 한, 태양과 행성이 차갑게 식어서 생명체가 살 수 없게 될 것으로 예견하고 있다. 그러나 인간을 비롯한 모든 생명체는 상상을 초월할 정도로 적응력이 뛰어나기 때문에, 급격한 변화가 아닌 한 나름대로 적응하며 살아갈 것이다. 환경이 지금과 달라지면 생명체가 멸종한다고 주장하는 것은 생명의 적응력을 과소평가한 섣부른 판단이다. -찰스 다윈- (439)

열역학 제2법칙에 의하면, 우리의 우주는 영원히 유지되지 못하고 언젠가는 반드시 멈추게 된다. 별빛의 원천인 핵연료가 고갈되면 별과 은하가 빛을 잃으면서 우주는 죽은 별과 중성자별, 블랙홀 등이 넘쳐나는 암흑천지가 될 것이다. (443)

빅뱅이 일어나고 38만 년이 지난 후 우주가 충분히 식으면서 원자가 생성되기 시작했고 우주배경복사도 이 무렵에 생성되었다. 그리고 빛이 공간을 자유롭게 통과하면서 하늘은 검은색으로 변했다. (447)

지금 우리는 우주의 제2단계인 별과 은하의 전성기에 살고 있다. 별 속의 수소원자들이 맹렬하게 핵융합반응을 일으켜 하늘을 밝히고 있다. (447)

지구의 역사를 1만 년 단위로 끊어서 볼 때, 인류의 생존을 가장 크게 위협하는 것은 빙하기이다. 그러나 100만 년 단위로 보면 거대한 운석이나 혜성이 충돌하면서 생명체들을 멸종시키기에 이른다. 인류가 이 재난에서 살아남으려면 태양이 지구를 삼키기 전에 좀 더 먼 곳으로 이주해야 한다. “인간의 두뇌가 태양이 뜨거워지는 속도보다 빠르게 진보하는 한, 인류는 어떠한 재난 속에서도 살아남을 것이다. (449-452)

우주전체의 수명과 비교해보면 생명체가 존재하는 기간은 그야말로 찰나에 불과하다. (452)

우주가 4단계로 접어들면 블랙홀에서 방출되는 에너지 이외의 모든 에너지원이 사라진다. 블랙홀은 희미한 양의 에너지를 서서히 방출하고 있기 때문에 완전히 검지 않다. (454)

지적인 생명체는 정보를 주고받을 수 있는가? 정보이론에 의하면 주고받을 수 있는 정보의 최소단위는 온도에 비례한다. (456)

5단계의 우주에서 수조 년의 ‘주관적인 시간’은 생명체들에게 단 몇 초에 불과하므로, 이들은 길고 긴 세월에 걸쳐 일어나는 우주적 양자사건을 일상적인 시간규모에서 관측할 수 있을 것이다. (458)

“기억을 지울 수 없다면 영원의 시간은 감옥에 불과하다. 새로 습득한 정보가 위력을 발휘하려면 과거의 기억은 순차적으로 사라져야 한다. 영원한 기억은 일종의 열반涅槃일 수도 있다. 그러나 과연 그것이 사는 것일까? (460)

11. 우주탈출

충분히 개발된 기술은 마술과 비슷하다. - 아서 클라크- (462)

우주가 거치게 될 각 단계들은 최소한 수십억 년에서 수조 년 이상 계속되므로, 진보된 생명체들이 ‘시간이 모자라서’탈출을 못 하는 일은 없을 것이다. (465)

우주왕복선을 한 차례 발사하여 임무를 마치고 귀환시키는 데 들어가는 비용은 평균적으로 따져볼 때 8억 달러를 상회한다. 앞으로 기술이 발달하여 수십 년 이내에 재사용 우주선이 실용화된다 해도 총 비용이 10분의 1 이상 줄어들지는 않을 것이다. (472)

우주여행에 들어가는 비용이 서서히 줄어들면서 화성을 식민지로 활용하는 날이 언젠가는 찾아올 것이다. (474)

인간의 두뇌가 이처럼 뛰어난 성능을 발휘할 수 있는 것은 분자와 세포들이 가장 효율적으로 분포되어 있기 때문이다. (482)

우주선은 공간에 구멍을 뚫거나 초공간으로 점프하는 등 공간의 위상을 바꾸는 것이 아니라, 앞쪽에 있는 공간을 수축시키고 뒤쪽 공간을 확장하면서 빠르게 전진하는 운송 장치이다. (504)

양에너지가 매우 큰 경우에는 두 펄스 사이의 간격이 길어지기 때문에, 골라내는 작업도 그만큼 쉬워진다. 이런 방법으로 거의 무한대에 가까운 음에너지를 확보한 후에는 타임머신이나 웜홀에 요긴하게 사용할 수 있다. (508)

우리 우주에 살게 될 생명체들은 단 하나의 가능성에 모든 희망을 거는 수밖에 없다. 그 가능성이란, 웜홀의 반대편에 존재하는 새로운 우주로 충분한 정보를 전송하여 그들의 문명을 재창조하는 것이다. (511)

탄소에 기초한 인간의 몸은 시간여행이나 우주탈출을 의식과 DNA 정보를 로봇에 주입하여 생존능력을 높일 것이다. (512)

“우주의 종말이 곧 생명체의 종말을 의미하지는 않는다.”라는 것이 나의 관점이다. (515)

아인슈타인도 원래 종교적인 사람은 아니었지만 우주의 섭리를 발견하면서 ‘인간사에 직접 개입하지 않으면서 모든 것을 관장하는 어떤 초월적인 존재가 있다고 생각하게 되었다. 그러나 그의 목적은 신의 위대함을 밝히는 것이 아니라‘ 신의 마음을 읽는 것’이었다. “나는 신이 이 세상을 어떻게 창조했는지 알고 싶다. 나의 관심은 이런저런 현상을 규명하는 것이 아니라 신의 생각을 알아내는 것이다.”말년에 신학적인 문제를 깊이 파고들었던 아인슈타인은 “종교 없는 과학은 절름발이이며, 과학 없는 종교는 장님이다.”(517-518)

적어도 지금의 우주에서는 알거지가 될 확률이 압도적으로 높다. 이곳에서는 자신의 행위에 대한 책임을 피할 길이 없는 것이다. (533)

스피노자와 아인슈타인의 신은 조화의 신이자 논리와 이성의 신이었다. (538)

삶의 진정한 의미는 우리 스스로 찾아야 한다. 삶의 의미는 애초부터 주어진 것이 아니라 우리 스스로 만들어가는 것이라고 생각한다. 미래를 개척하는 것은 어떤 전능한 존재로부터 하달된 명령이 아니라 우리에게 주어진 운명이다. (540)

자신의 운명을 탓하기 전에 주어진 현실을 받아들이고, 실현 가능한 꿈을 이루기 위해 끊임없이 노력하는 것이야말로 삶에 의미를 부여하는 가장 현명한 방법이라고 생각한다. (541)

우리가 누릴 수 있는 유일한 행복이란, 목적을 이루기 위해 일에 몰두하는 것입니다. (542)

지금 우리가 내리는 결정은 향후 100년의 삶을 좌우할 것이다. (544)

[Lisa Simpson]

공상과학소설을 본 듯한 느낌.. 저랑 같네요 ㅎㅎ 시간에 쫓기듯 읽긴 했지만 재밌었어요 ^^