보이는 세상은 실재가 아니다/카를로 로벨리

<a href="https://naver.me/F5F80fgl" target="_blank" class="ke-link">https://naver.me/F5F80fgl</a><div class="figure-open" contenteditable="false" data-ke-type="opengraph" data-ke-align="alignCenter" data-og-type="website" data-og-title="[책] 보이는 세상은 실재가 아니다, 카를로 로벨리 (2022/11)" data-og-description="카를로 로벨리는 이탈리아 태생의 세계적인 이론 물리학자이다. 저자 소개란을 보면, 양자이론과 중력이론..." data-og-host="blog.naver.com" data-og-source-url="https://naver.me/F5F80fgl" data-og-url="https://blog.naver.com/jykang73/222955117851" data-og-image="http://scrap.kakaocdn.net/dn/byISXd/bl4raF6zjDY/vITK3eA7nabqLxFitHhiek/kakaolink40_original.jpg?width=531&height=532"><a href="https://naver.me/F5F80fgl" target="_blank" data-source-url="https://naver.me/F5F80fgl"><div class="og-image"><img src="http://scrap.kakaocdn.net/dn/byISXd/bl4raF6zjDY/vITK3eA7nabqLxFitHhiek/kakaolink40_original.jpg?width=531&height=532" alt="" xxxxonerror="this.src="//img1.kakaocdn.net/thumb/C200x200/?fname=https%3A%2F%2Ft1.daumcdn.net%2Fcafe_image%2Fcafe_meta_image_190529.png""></div><div class="og-text">[책] 보이는 세상은 실재가 아니다, 카를로 로벨리 (2022/11)카를로 로벨리는 이탈리아 태생의 세계적인 이론 물리학자이다. 저자 소개란을 보면, 양자이론과 중력이론...blog.naver.com</div></a></div> <요약> 일반상대성이론과 양자역학은 저자의 연구분야인 루프양자중력 이론을 설명하기 위한 재료로 활용 뉴턴 - 세상은 시간과 공간 위에 입자가 정지하거나 등가속 운동을 하고 있는 형태 패러데이, 맥스웰: 장(field)을 발견 아인슈타인: 시간과 공간을 묶어 하나의 형태로 표현, 공간의 변화는 중력을 일으키는 원인 특수상대성이론:빛의 속도가 유한하기 때문에 상대적 속도 및 길이가 달라짐 일반 상대성 이론: 질량이 높으면 주위 공간이 왜곡됨.왜곡된 공간이 물체를 잡아당겨 중력을 일으킴 닐스 보어 - 전자는 원자핵 주변에 띠엄띠엄 존재함 양자화 되어 있음 하이젠베르크 - 불확정성의 원리를 밝혀냄 원자의 위치와 운동을 동시에 파악할 수 없음 양자역학의 세가지 특징: 입자성, 관계성, 비결정성 공간은 최소한의 길이의 단위로 구성되어 있음. 시공도 양자화 되어 있음. 마트베이, 브론스테인 - 공간의 최소단위, 양자길이를 예측 존 휠러 - 양자중력의 개념을 발전 시킴. 양자화된 공간은 기하학적 모형이 중첩되어 있는 상태라고 주장 양자화된 공간 이론이 루프양자중력이론으로 발전 예를 들어 블랙홀의 '열'은 양자화된 공간이 지속적 진동 운동을 일으켜 나타나는 현상 시간이 흐른다는 것은 엔트로피가 높아지는 방향으로 움직이는 결과 "데모크리토스가 말했듯이, 단지 어떤 원자들이 있는가가 문제인 것만이 아니라 그것들이 어떤 순서로 배열되어 있는가 하는 것이 문제이기도 합니다." ------------------------------- 카를로 로벨리는 이탈리아 태생의 세계적인 이론 물리학자이다. 저자 소개란을 보면, 양자이론과 중 력이론을 결합한 '루프양자중력'이라는 개념으로 블랙홀을 새롭게 규명한 우주론의 대가이며 제2의 스티븐 호킹으로 불린다. 저자의 책은 몇 개월 전 <시간은 흐르지 않는다》로 접해 본 적이 있다. 그때도 느꼈지만, 이번 책도 마치 문학에서 볼 법한 표현이 많았다. 물리학을 이렇게 아름답게 표현할 수 있다는 사실이 신기했다. <보이는 세상은 실재가 아니다〉는 두께는 얇으나 책 한 권에 물리학의 역사와 미래가 모두 담겨있어 서 나같은 일반인에게는 어려운 책이다. 하지만 희 한하게도 책을 읽는 동안 계속 다음 페이지를 넘기 게 만든다. 책의 내용도 좋지만, 김정훈님이 너무 도 잘 번역해 준 덕분도 크다. 이 책은 오래전 고대 그리스 철학자 '데모크리토 스'로 부터 시작해서 오늘날 '양자의 세계인 양자중 력장 이론'에 이르기까지 '시간과 공간'의 개념이 어떻게 바뀌었는지 알려준다 그 시작은 '세계는 무엇으로 이루어져 있는가?' 에 대한 질문부터였다. 이 책을 한장으로 요약해 보 라고 하면 아래 그림이라고 말할 수 있다. 그 과정에서 탄생한 현대물리학은 상대성이론과 양 자역학이라는 서로 상반된 이론을 가지고 있으나 이를 한데 엮는 '통일장이론'은 아직 없는 상태이 다. 물리학은 답이 정해져 있는 학문같지만, 과거의 이 론에서 오류를 찾고 이를 바로잡는 과정이 끊임없 이 있었다. 그래서 책을 읽을수록 진리에는 다가가 나 '정답이 없는 학문'으로까지 보였다. 정답을 찾은 것 같지만 다음 누군가가 모순을 찾아 내고, 그 모순을 설명하기 위해 좀 더 나은 이론을 만들어내면서 세상에 대한 이해와 설명을 구체적으 로 하게 되고 물리학은 점차 정교해 진다. 지금까 지 알아낸 수준에서 '최선의 이론'을 설명하고 있 는 학문같기도 하다. 그래서 물리학은 상상력과 아이디어가 중요하며 이를 증명해내는 과정은 뒤따라온다. 바로 이것이 천재과학자들의 영감과 직감이 고대 철학가들과 연 결되는 이유일 것이다. 책의 주요 내용은 물리학에 대한 이론이지만 저자 가 정작 하고 싶은 말은 상상력을 발휘하라는 것으 로 보인다. 단테의 신곡에 나오는 천구의 모습과 물 리학이 만날 수 있다는 예시에서 상상력이 곧 과학 임을 알려준다. 진리를 임할때는 우리가 우리의 무지를 직시하고 받아들여 그 너머를 보기위해 노력하고 이해하려 는 자세가 필요하다. 무지를 받아들이는 것이 가장 진실되고 가장 정직한 길이기 때문이다. 저자가 가진 꿈은 이 책을 읽는 누군가가 미지의 세 계로 항해를 떠나 빛을 밝히고 새로움을 발견해 내 는 것이라고 했다. 지금까지 걸어온 길보다 아직 탐 험해 보지 못한 더 큰 세계가 기다리고 있기 때문이 다. 물리학의 세계에서는 아직 밝혀내지 못한 것, 이미 알아내긴 했어도 그 속에서 가지고 있는 모호함을 부수는 것 등이 미지에 대한 탐험이라면, 나에게 지 적 탐험이란 이렇게 과학자들이 이미 알아낸 산물 을 쫓아가보는 것일 수 있겠다. 누군가는 이미 가본 길이지만 나는 처음이므로 낮 설고 생소한 탐험이다. 철학책을 읽을 때도 마찬가 지였지만, 일종의 '무용한 독서'일 수 있는 물리학 에 대한 탐험은 어려워도 기분좋은 쾌감이 느껴지 기도 한다. 한 권, 두 권 읽어나가다 보면, 이렇게 낮 선 분야에 대한 뇌근력도 생겨 있지 않을까? 저자가 말하는 물리학의 아름다움을 제대로 느끼 려면 열 번은 더 읽어야 할 것 같다. 워낙 글을 잘 흘 러가서 내용에 대한 이해를 다 하진 못해도 이 책이 얼마나 빛나는지는 느껴진다. 2014년 출간 이래 로 대중성과 작품성을 동시에 인정받는 과학 밀리 언셀러인 이유를 알 것 같다. 책을 읽기는 했으나 리뷰를 어떻게 써야할지 난감 한 책이다.머리 아프게 읽은 책이라 그래도 기록 을 남기는 것이 이 책을 한 권 다 읽은 보람이 느껴 질 것 같아서 최대한 정리를 해 보려고 하지만 솔직 히 말해서 다 이해하지 못했다. 특히 아인슈타인의 상대성이론은 책을 읽을때는 이해한 듯 했지만 책 장을 넘기는 순간 다시 헷깔린다. 리뷰를 쓰면서도 갸우뚱하는 문장이 있다. 언젠가 다음에 또 다른 물 리학책을 읽게 되면 지금보다는 좀 더 책의 내용을 이해할 수 있겠지 하는 기대감을 가져본다. 들어가는 말 : 해변을 따라 걸으며 과거 지구인들은 지구는 평평하게 생겼고 세계의 움직이지 않는 중심으로 여겼으며, 우주는 영원히 변치 않는 줄 알았다. 수세기가 지나는 동안 사람들은 얼마나 많은 선입 견과 오류를 가졌는지 깨닫게 되었다. 하나씩 둘씩 아는 것이 많아지고 새로운 발견을 할수록 아직 모 르는 것이 많다는 것도 깨닫게 되었다. 과학은 선입견을 무너뜨리고 새로운 영역을 밝혀내 는 예지적 능력을 의미하며, 부단한 탐구로 더 넓은 관점으로 세계를 읽도록 도와준다. 그런 의미에서 과학은 모험이며 가장 중요한 것은 '변화'이다. <보이는 세상은 실재가 아니다>는 고대 철학에서 시작해서 '양자중력' 까지 도달한 세계관의 변화를 다룬다. 세계를 이해하는 열쇠가 되는 아이디어들을 고대 그리스 철학이라는 먼 기원에 대한 이야기로 시작 하였는데, 신기하게도 20세기 아인슈타인의 '일반 상대성이론'과 '양자역학'의 핵심내용으로 설명이 되며 다시 '양자중력연구'로 이어진다. 그 과정에 서 공간의 알갱이 구조, 미시적 규모에서 시간의 사 라짐, 빅뱅 물리학, 블랙홀의 열의 기원 등을 하나 씩 살펴볼 수 있다. 첫번째 강의, 기원을 찾아서 26세기 전, 밀레토스에서로 거슬러 가본다. '양자 '중력'은 최근의 개념인데 그렇게 오래 전 옛날로 거 슬러 올라간 이유는 '세계를 이해하는데 효과적이 었던 아이디어'가 이미 2천년 전에 있었기 때문이 다. 현대 아이디어의 뿌리는 이미 오래전부터 있었 으며, 고대에 제시된 문제들은 지금까지도 세계를 이해하는 큰 도움이 되고 있다. 따라서 고대의 아이 디어를 살펴보면 그동안 과학이 거쳐온 과정들을 자연스럽게 이해할 수 있다. 공간 구조에 관한 최신 아이디어 중 몇 개는 고대 개 념을 참고로 하고 있으며, 아인슈타인의 양자중력 을 거슬러 올라가 보면 고대 과학자들이 제기한 문 제와 연결됨을 알 수 있다. [01] 1. 알갱이들 밀레토스 학파의 레우키포스 (BC440~?)는 〈대우 주론>을 썼고 제자 데모크리토스(BC460~BC380)는 스승과 함께 고대 원자론의 체계를 세웠다. 그 핵심은 다음과 같다. 우주는 끝없는 공간으로 이 루어져 있으며 그 속에 무수한 원자들이 돌아다니 고 있고 공간은 한계가 없다. 원자들의 끝없는 춤은 '우연한 선택'의 산물이다. 그러나 플라톤과 아리스토텔레스는 데모크리토스 의 자연주의적 설명을 거부했고 목적론적으로 세계 를 이해하려 했다. 후대에 이르러 이런 목적론적 세 계관으로는 자연을 충분히 설명해 줄 수 없다는 것 이 밝혀졌다. 테오도시우스 황제가 기독교를 제국의 종교로 선언 하면서 이교도를 잔인하게 탄압하는 시대가 이어지 다 보니,데모크리토스도의 그 많은 문헌도 사라졌 다. 그러나 다행히 데모크리토스 '원자론'은 라틴 어 시인 루크레티우스가 시로 옮겨서 암흑시대 동 안 벌어진 지적 재앙에서 살아남을 수 있었다. 이 시 는 수세기 동안 잊혀졌다가 1417년 독일 수도원 도 서관에서 발견되었고, 카톨릭 교회는 이를 금지시 키려 했으나 더 이상 시대의 흐름을 막지 못했다. 2. 고전들 많은 오류들을 안고 있던 과학은 코페르니쿠스, 케 플러, 갈릴레이, 뉴튼에 이르면서 점차 진리에 접근 하게 된다. 코페르니쿠스는 프롤레마이오스의 <알마게스트> 의 수정 개정판을 쓰는 과정에서, 태양이 중심에 있 고 지구는 태양 주위를 도는 것으로 기술했다. 그동안 많은 사람들이 행성의 움직임을 계산하려 했으나 태양이 지구 주위를 돈다는 가설부터가 잘 못되었으니 계산은 오류가 있을 수 밖에 없었고 천 체의 움직임을 제대로 계산하지 못했다. 이후 요하네스 케플러가 수학법칙으로 태양주위 행 성의 움직임을 정확하게 설명했다. 종교가 득세하 던 중세시대에 과학은 암흑기였으나 케플러로 인 해 드디어 1600년대에 와서 처음으로 인류는 과거 알렉산드리아의 과학을 넘어설 수 있게 된 것이다. 갈릴레오에 와서는 인류 역사상 최초로 '실험'을 하 게 된다. 물체를 떨어뜨리는 실험을 통해 모든 물체 가 같은 속도로 떨어지는 게 아니라 속도가 일정 비 율로 증가하며(가속도) 그 값은 약 9.8m/s2임을 알아냈다. 아이작 뉴턴은 중력의 힘의 크기, G(Gravity, 뉴턴 상수)를 구해낸다. 이 시기에 와서야 드디어 아리스 토텔레스적인 세계의 개념적 구조를 전복하고 중 세 세계관이 무너지게 된다. 지구가 우주의 중심이 아니었고, 우주는 별들이 산재해 있는 광대하고 무 한한 공간이었으며, 우주는 그 어떤 한계도 중심도 없다는 것을 알게 된다. 뉴턴은 자신의 방정식이 자연에 존재하는 모든 힘 들을 설명하지 못한다는 한계가 있음을 알고 있었 고, 다음 과학자들에게 바톤이 이어지게 된다. 이후 마이클 패러데이(1791~1867)와 제임스 클 라크 맥스월 (1831~1879)로 인해 세계는 더 이 상 공간에 '입자들'만 있는 것이 아니라 '입자들과 장'들로 이루어짐을 알게 되었다. 두번째 강의, 혁명의 시작 '20세기 물리학'은 '뉴턴의 세계'를 근본적으로 수 정 함으로써 탄생했다. (1) 일반상대성이론과 (2) 양자역학 두가지의 이론 을 기초로 세계에 대한 이해를 할수 있다. '상대성 이론'에서는 '공간과 시간'에 대해, '양자이 론'에서는 '물질과 에너지'에 대해 서로 다른 방식 으로 해석한다. 이 두 이론이 등장하는 과정에서 기존에 알고 있던 개념을 흔들고 다시 정립하는 혁명이 있었고, 이로 인해 20세기 물리학의 마법이 시작되었다. 또한 이 두 이론은 '양자중력이론'의 기초를 제공하 게 되었다. 03. 알베르트 아인슈타인이 25세가 되었을때 〈물리학 연보, 1905〉에 논문을 싣게 된다. 첫번째 논문을 통해 원자의 크기를 계산하고 물질이 알갱이로 이루어져 있다는 데모트리토스의 생각이 옳았음을 23세기 가 지나서 증명하였고, 두번째 논문이 그 유명한 상 대성 이론이다. 뉴턴 물리학에서 정의한 '속도'는 어떤 것이 다른 어떤 것에 대해 갖는 속도이다. 반면, 아인슈타인은 과거와 미래 사이에 '중간지대 (연장된 현재)'가 있다고 말한다. 우주의 모든 사건 의 집합은 하나의 현재가 다른 현재를 뒤따르는 '지 '금'들의 연속으로 기술되는 것이 아니라, '시공'이 라고 부르는 것을 의미한다. 이는 과거도 미래도 아 닌 '사건'까지도 포함한 집합이다. 아인슈타인은 에너지와 질량이 서로 다른 것이 아 니라 동일한 존재자의 두 면을 의미한다고 생각했 고, 그 두면이 '자기장'과 '전기장'이다. 따라서 에 너지 보존의 법칙, 질량보존의 법칙은 따로 존재하 는 것이 아니라 '질량과 에너지의 총합'에 대한 보 존법칙'이라고 할수 있다. 10년 후 아인슈타인이 35세가 되자 두번째 상대성 이론인 '일반상대성이론'을 발표한다. 드디어 물리 학이 만들어낸 가장 아름다운 이론이자 양자중력 의 첫번째 기둥이 등장했다. 이제부터 본격적으로 20세기 물리학의 마법이 시작된다. 이 세계는 '공간+입자+전자기장+중력장'이 아니라 '입자+장'으로 이루어져 있고 그밖에는 아무것도 없다. 아인슈타인은 공간과 시간이 휜다고 하였다. 빛의 힘, 뉴턴의 힘에 대한 개념의 수정, 시간의 느 려짐, 블랙홀, 중력파, 우주의 팽창, 빅뱅 등과 같은 이 많은 복잡한 현상들은 공간이 변화없는 고정된 용기가 아니라, 그것이 담고 있는 물질과 다른 장들 과 마찬가지로 그 자체의 역학과 '물리학'을 갖는다는 이해에서 나온 것이다. 아인슈타인은 세계가 어떻게 이루어져 있을지를 '상상하는' 독특한 능력과 마음속에서 세계를 '보는' 능력을 가지고 있었다. 다른사람과 달리 아인슈타인은 시각적 상상력이 있었기 때문에 가장 먼저 물리학 이론을 구축할 수 있었다. 상상을 통한 아이 디어를 내어 이론을 먼저 만들고, 이 이론을 증명하 는 방정식은 그 다음 순서였다. 유한하지만 경계가 없는 3차원 공간을 '3-구 (3shere)'라고 부른다. (지구표면에서 직선으로 계속 걸으면 끝없이 나아가는게 아니라 출발 지점 으로 돌아오게 된다. 공간이 유한한 부피를 갖지만 경계없는 3-구 일수 있다는 것이다. 이와 똑같은 아 이디어를 문학에서 찾아볼 수 있다. 바로 단테 (1266~1321)의 <신곡>의 <천국>편에서 둥근 지 구를 둘러싼 천구들의 모습과 같음을 알 수 있다. 우리는 과학과 시를 분리하고 있으나 이는 어리석 은 일이다. 우리를 근시안으로 만들어서 세계의 복 잡성과 아름다움을 못보게 하기 때문이다. 04. 양자들 20세기 물리학의 두 기둥 '일반상대성이론'과 '양 자역학'은 서로 너무도 다르다. 양자역학, 양자론은 실험 결과로부터 시작되었으나 베일에 싸여 모호하고 이해하기 어려운 분야이기도 하다. 이 이론의 기초가 되는 세가지 특징은 1) 입자성 2) 비결정성 3) 관계성이다. 아인슈타인의 <물리학연보〉 세번째 논문에서 '빛 이 알갱이, 입자로 이루어져 있음'을 밝힌다. 드디어 양자역학의 진짜 모습이 등장한다. 에너지 묶음을 '광자'라고 부르는 데,빛 알갱이, 빛의 양자이다. 플랑크(양자 개념 도입)가 양자역학의 생부라고 한다면, 아인슈타인은 모친이라고 할 수 있다. <a href="https://naver.me/F4NMg6Fk" target="_blank" class="ke-link">https://naver.me/F4NMg6Fk</a> 플랑크 백과사전 <a href="https://naver.me/xvEKMpop" target="_blank" class="ke-link">https://naver.me/xvEKMpop</a> 양자역학 이를 이어 20세기 초반 20년 동안 이론의 발전을 주도한 이는 닐스 보어 (1885~1962)이다. 보어는 전자가 핵으로부터 어떤 특별한 거리에서만, 다시 말해 어떤 특정한 궤도에서만 존재할 수 있으며 그 척도는 플랑크 상수에 의해 결정된다고 가정했다. 이 전자들은 한 원자 궤도와 다른 원자 궤도 사이에서 '도약'할 수 있다고 가정했는데 이를 '양자도약'이라고 한다. 베르너 하이젠베르크 (1901~1976) 가 이를 방정식으로 만들었고, 폴 디렉이 수학적이며 형식적인 기틀을 마련했다. 디렉의 양자역학은 오늘날 모든 엔지니어들과 화학 자들과 분자생물학자들이 사용하고 있다. 이후 몇 십년 동안 어떤 새로운 문제가 생기면 그 해 답은 양자역학 방정식에서 찾을 수 있었는데, 결과 는 언제나 옳았다 20세기에는 기본 장들의 목록이 계속 확장되었으며, 오늘날 양자장 이론의 맥락에서 중력을 제외하 고는 우리가 아는 거의 모든 것들을 기술하는 '기본 입자들의 표준모형'이라는 이론을 갖게 되었다. 양자역학 덕분에 사물의 본성에 관한 세가지 측면 이해하게 되었다. 1)입자성 (계의 정보는 유한하며, 플랑크 상수에 의해 제한된다) 2)비결정성 (미래는 과거에 의해 하나로 결정되지 않는다. 우리가 보기에 더 엄격한 규칙성조차도 실제로는 통계적이다) 3)관계성 (자연의 사건들은 언제나 상호작용이다. 한 체계의 모든 사건들은 다른 체계와 관계하여 일어난다) 양자역학의 대가 파인만 조차도 "양자역학을 정말 로 이해하는 사람은 한 명도 없다"고 말하고 있다. 우리가 양자역학을 모호하게 느끼는 이유는 그 이 론의 잘못 때문이 아니라 우리 상상력의 한계 때문 이다. 지금까지 과학은 끊임없는 의심을 통해 진일보하였고 과학의 깊은 원천이 되었다. 세번째 강의, 시간과 공간에 관하여 138억년 전 대폭발로 탄생한 굽은 시공이 있었고 지금도 우주는 팽창하고 있다. 이 공간은 실재하고 있으며 아인슈타인의 방정식에 의해 역학적으로 기 술되는 '물리적 장'을 의미한다. 공간은 물질의 질량에 의해 휘고 굽게 되며, 물질이 너무 집중될 때는 블랙홀 속으로 껴져들게 된다. 물질은 천 억개의 별들로 이루어진 천 억개의 은하 에 분포되어 있고 '양자장'으로 이루어져 있다. 양 자장은 전자와 광자 같은 '입자'의 형태로 나타나거 나 텔레비전 영상과 태양빛과 별빛을 우리에게 전 달하는 '전자기파' 같은 '파동'의 형태로 나타난다. 이러한 양자장을 이루고 있는 입자는 다른 것과 상 호작용할 때만 나타난다. 따로 있을 때는 '확률 구름'속으로 퍼져있다. 세계는 파도처럼 출렁이는 커다란 역학적 공간의 바닷속에 잠겨있는 기본적인 양자 사건의 무리라고 볼 수 있다. 지금까지 찾아낸 몇 가지 공식으로 우리가 보는 '거 의' 모든 것을 기술할 수 있게 되었다. 이제부터는 미지의 영역에 대해 이야기 하려고 한 다. 05. 시공은 양자다. 20세기 '일반상대성이론'과 '양자역학'은 세계의 이해와 현대적 기술 개발을 위한 풍요로운 선물이 라고 볼 수 있다. 이를 통해 전자로부터 중력파와 블 랙홀을 연구하는 천체물리학과 소립자물리학과 응 집물질물리학 등 여러 분야의 기초가 되었다. 그런데 '일반상대성이론'과 '양자역학'의 두 이론 인 '연속적인 굽은 시공' vs '불연속적인 에너지 양 자들이 도약하고 상호작용하는 평평한 시공' 은 서 로 모순이 된다. 두 이론의 기초가 되는 가정이 서로 대립됨에도 불 구하고, 두 이론 모두 각자의 세계에서는 무리없이 잘 작동되고 있다. 과거를 돌이켜 보면, 서로 모순이 되는 이론이 등장 했을 때 과학의 커다란 진전이 있었다. 뉴턴이 갈릴레오 물리학과 천체에 관한 케플러 물 리학을 종합하여 만유인력 법칙 발견한 것이나, 맥 스웰과 패러데이가 전기와 자기에 대해 알려져 있 는 것들을 모아 전자기 방정식 찾은 것이 그 예이 다. 아인슈터인도 뉴턴의 역학과 맥스웰의 전자기 학 사이의 명백한 불일치를 해결하기 위해 특수상 대성이론을 찾아냈다. 그후 뉴턴의 역학과 자신의 특수상대성 이론 사이의 충돌을 해결하기 위해 만 든 것이 바로 '일반 상대성이론'이다. 06. 공간의 양자 '루프이론'의 핵심 예측은 공간이 연속적이지 않으 며, 무한히 나눌 수 없으며, '공간의 원자들'로 이루 어져 있다는 것이다. 부피의 최소 단위인 '양자'가 존재하는데 공간의 기 본 원자가 된다. 공간은 불연속적 구조로 공간의 양자들에 의해 형 성되었다는 것은 양자중력의 핵심 결과 중 하나라 고 말할 수 있다. 07. 시간은 존재하지 않는다 아인슈타인은 시간과 공간을 한데 묶어서 '시공'으 로 생각해야 한다고 했으나, 이제 이를 바로 잡고 시 간을 다시 제자리로 돌려놓아야 할 때가 되었다. 양자중력에서 말하는 '시간은 존재하지 않는다'는 우리가 아주 작은 세상을 다룰 때에는 뉴턴의 도식 이 더 이상 작동하지 않는다는 것을 의미한다. 일반상대성이론과 양자역학은 서로 긴장 관계가 아 니라 서로 보완관계이다. 아인슈타인의 굽은 공간을 엮어내는 공간적 관계들 이 양자역학의 기본 체계들 사이의 관계들을 엮어 내는 바로 그 상호작용을 의미한다. 일반상대성이 론과 양자역학은 동전의 양면처럼 양립하여 제휴하 고 있다. 네번째 강의 우리가 보는 세계 너머 세번째 강의에서 양자중력의 기초와 세계의 이미지 를 설명했다면, 네번째 강의는 이 이론의 몇 가지 귀 결들에 대해 이야기하면서 빅뱅과 블랙홀 같은 현 상에 대해 알아본다. 그 이론을 검증하기 위해 할 수 있는 실험들이 현재 어떤 상태에 있는지 다루고, 자연이 우리에게 말해 주는 게 무엇인지, 특히 예상했던 관찰에 실패한 초 대칭 입자들에 대해서도 다루어 본다. '양자중력'처럼 시간과 공간이 없는 이론에서 정보 와 열역학의 역할과 시간에 대해서도 살펴본다. 끝으로 우리가 여전히 세계에 대해 이해하지 못하 고 있는 것들에 관한 몇 가지 성찰로 이 책은 마무리 하고 있다. 08. 빅뱅을 넘어서 아인슈타인은 처음에 우주의 팽창에 회의적이었다. 가장 위대한 과학자도 실수를 저지르고 선입견을 가질 수 있음을 잘 보여준다. 조르주 르메트르(1894~1966)는 아인슈타인의 편견을 벗기려고 노력했던 인물이다. 또한 교황 비 오 12세가 우주가 빅뱅에서 생겼다는 생각이 창세 기를 증명한다고 말하였을 때, 하느님 창조와 빅뱅 사이의 관계에 대한 언급을 자제하도록 노력하기도 했다. 르메트르가 했던 노력은 모두 옳았다. 오늘날은 빅뱅이 시작이 아니라 그 이전에 또 다른 우주가 존재할 수 있는 가능성도 있다고 말하고 있 다. 09. 확증 가능한 것 양자우주론은 아직 밝혀지지 않았으므로 옳은지 아 닌지 알아낼 수 있는 기회가 된다. 실험적 검증이 중요하다고 해서, 새로운 실험 데이 터 없이 과학이 진보할 수 없다는 뜻이 아니다. 과학은 새로운 실험 데이터가 있을 때에만 앞으로 나아간다고 이야기 하지만, 코페르니쿠스, 뉴턴, 아 인슈타인 등이 한 일은 자연의 방대한 영역에 걸친 경험적 지식을 종합한 기존의 이론들로 터를 닦고. 그 이론들을 더 좋은 방식으로 결합하고 재고할 수 있는 길을 찾아내는 것이었다. 이것이 오늘날 양자 중력에 대한 최선의 연구가 이루어지기 위한 토대 가 되었다. '상상하기'에는 우리의 상상력은 너무 제한되어 있 다. 우리가 가지고 있는 것들은 성공적이었던 이론 들과 실험 자료들 뿐이다. 이 자료들과 이론들에서 멈추지 말고, 코페르니쿠스, 뉴턴, 아인슈타인처럼 우리가 아직 상상하지 못했던 것을 발견하려는 시 도를 해야 한다. 10. 블랙홀의 열 어떤 별은 너무 무겁고 압축되어서 탈출 속도가 빛 의 속도보다 더 높게 된다. 빛조차도 중력의 끌어당 김을 벗어날 만큼 빠르게 움직일 수 없다. 스티븐 호 킹은바로 이 블랙홀이 '뜨겁다'는 것을 발견했다. 만일 우리가 블랙홀 속에 들어가면 우리는 곧바로 먼 미래로 나올 것이다. 11. 무한의 끝 '무한'은 우리가 아직 모르는 것에 붙이는 이름일 뿐이다. 자연을 연구할수록 결국에는 '정말로 무한한 것은 없다고 말해 주고 있다. 12. 정보, 정의되지 않은 생각 13. 신비 지식의 한계를 깨닫는 다는 것은 우리 아는 것 혹은 우리가 안다고 믿는 것이 부정확하거나 틀린 것으 로 밝혀질 수 있다는 것을 인정하는 것이다. 과학을 신뢰할 수 있는 까닭은 지금까지 찾아낸 '최 선의 대답'을 주기 때문이다. 과학은 우리가 대면하 문제에 대해 정답이 아니라 최선의 것을 알려준 다. 과학은 확실한 해답이 아니라 가장 신뢰할 수 있는 답을 찾는 일이기 때문에, 우리에게 필요한 것은 확 실성이 아니라 신뢰성이다.