우리 안의 우주

▣ 출판사서평

상상 속의 우주, 상상조차 못한 우주가
우리 안에 있다!

우리 인간에게는 놀랍고 위대한 능력이 있다. 바로 눈앞에 보이지 않는 것들, 경험과 멀리 떨어진 것들을 상상하고 이해하는 능력이다. 우리는 어떻게 힉스 보손을 상상하고, 그것을 찾기 위한 현미경, 즉 원자 크기의 10억 분의 1 거리를 분해할 수 있는 거대 강입자 충돌기를 만들었을까? 어떻게 우주를 지배하는 법칙을 발견하고, 그 법칙들을 자세히 검증하기 위해 태양계 끝보다 10조 배나 더 먼 곳을 볼 수 있는 위성과 망원경들을 만들었을까?

세계적인 이론물리학자 닐 투록의 《우리 안의 우주》(원제 : Universe Within)는 현실을 이해하고 마음속에 우주를 품는 우리의 능력에 관해 이야기하는 책이다. 저자 닐 투록은, 이 능력은 가장 작은 원자구성입자에서부터 관측 가능한 모든 우주에 이르기까지 강력한 아이디어들의 지속적인 원천이 되어왔다고 말한다. 또한 이는 지금까지 그리고 앞으로도 우리의 가장 귀한 자산이며, 역사가 계속 흘러가는 한 우리 안의 우주는 우리 미래의 열쇠가 될 것이라고도 말한다.

이 책은 우리가 상상해온 우주, 상상조차 못했던 우주에 관한 이야기를 풀어놓고 있다. 뉴턴, 패러데이, 플랑크, 디랙, 아인슈타인, 파인만 등으로 이어지는 고전물리학부터 현대물리학까지 물리학 역사의 가장 중요한 사건들을 세심하고 폭넓은 눈으로 바라보고, 이를 통해 물리학의 발전이 세상을 어떻게 바꾸어왔는지를 밝힌다. 또한 저자 자신의 경험과 물리학 이야기를 자연스럽게 버무려내, 이 책을 읽는 동안 우리는 우리 자신도 모르는 사이에 물리학의 바다에서 자유로이 헤엄치고 있는 스스로를 발견하게 될 것이다.


인간과 물리학을 이해하는
참신하고 탁월한 방식

이 책의 저자 닐 투록은 세계에서 가장 뛰어난 이론물리학자이자 유명한 교육개혁가이다. 남아프리카공화국 출신인 그는 아파르트헤이트 정권에 적극적으로 저항했던 아버지를 보며 자랐다. 이를 통해, 예비 물리학자로서 부모님으로부터 얻은 한 가지 생각, 즉 ‘훌륭한 생각은 세상을 바꿀 수 있다’는 것을 가슴속 깊이 새기게 되었다.
투록은 책에서 자기의 삶과 물리학을 아주 절묘하게 혼합시켰다. 아프리카에서 어린 시절을 보냈던 경험은 자연스레 피타고라스학파, 흄, 다빈치, 갈릴레오에 이르는 수학의 발달과 연관된다. 또 런던으로 이주한 후 TV를 통해 마주하게 된 아폴로 13호의 거짓말 같은 지구 귀환 사건은 어느새 뉴턴의 물리법칙으로 이어져 위대한 이야기의 포문을 열게 된다. 투록의 이러한 서술방식은 참으로 독특하다. 물리학은 물리학일 뿐 개인의 삶과는 연관 짓기 쉽지 않다는 일반적인 생각을 통쾌하게 뒤집고 있기 때문이다. 그의 삶 속에서 숨 쉬고 있는 물리학을 현실적으로 마주함으로써 우리는 우리들 안에서 움직이고 있는 우주를 마침내 의식하고 바라볼 수 있게 된다. 끝없는 우주의 광활한 섭리가 우리들 안에서 움직인다는 사실이 정말 놀랍지 않은가?

또 닐 투록은 자신의 삶과 물리학을 일치시킬 뿐만 아니라, 그 지식을 널리 전파하는 데 힘쓰는 것으로도 유명하다. 아프리카 출신으로서 아프리카에 대한 뿌리 깊은 애정을 지니고 있는 투록은 아프리카의 발전을 위해서는 외부 세계의 기술을 받아들이고 또 그것을 만들어낼 숙련자 및 과학자가 필요하다고 생각했다. 그래서 그는 아프리카 전체에서 가능성 있는 학생들을 모집하고 전 세계 최고의 강사진을 구축하여 아프리카 수리과학연구소AIMS를 설립했다. 2003년 마침내 문을 연 이 연구소는 9년 동안 아프리카 31개국에서 온 450여 명의 훌륭한 물리학 인재들을 배출해냈다. 또한 투록과 함께 호킹-투록 인스탠탄Hawking-Turok instanton(허수 시간의 영역에 있는 우주는 일반적으로 기형의 4차원 공으로 기술될 수 있음을 입증한 것)을 개발한 스티븐 호킹은 투록의 조언에 따라 2008년 AIMS를 모델로 한 고등 수리물리학 대학원 과정 연구센터를 설립하기도 했다. 이는 1,530억 원이 드는 초대형 프로젝트로, 아프리카 젊은이들을 향한 그들의 마음을 잘 드러내주는 일이다. 이러한 성공과 끊임없는 시도는 아프리카에 대한 무수한 선입견을 없앴으며 많은 사람들에게 강력한 희망의 메시지를 전달했다.

물리학과 인생을 기막히게 혼합해내고, 물리학 인재양성에 큰 노력을 기울이고 있는 투록은 그야말로 물리학을 깊숙이 사랑하고 이해하고 있는 학자라고 할 수 있겠다. 훌륭한 생각이 세상을 바꿀 수 있다는 그의 믿음은 물리학이라는 훌륭한 생각이 해결 불가능해 보이는 세상의 어려운 문제들을 충분히 풀어낼 수 있다는 확신으로 이어졌다. 물리와 세상에 대한 폭넓은 이해의 눈을 가진 그는 명실상부 가장 탁월한 물리학 안내자일 것이다.


고전물리학에서 현대물리학까지
그 결정적 사건과 인물들을 만난다

이 책은 거의 모든 물리학 역사와 주목할 만한 이론들을 하나하나 찬찬히 짚어나간다. 통합의 길을 향한 첫 번째 발걸음인 뉴턴의 중력법칙, 빛을 통합한 맥스웰의 이론, 세상에 대한 고전적인 관점을 완전히 붕괴시킨 양자역학, 우주에 대한 우리의 관점을 고대 그리스인들의 관점과 더욱 가깝게 만들어준 아인슈타인의 상대성이론, 모든 물리학 법칙을 통합하는 이론으로 가장 유망한 M이론, 완전히 새로운 지평을 열어줄 양자 컴퓨터 등을 비롯한 그 밖의 수많은 물리학 이론들이 쉽고 흥미로운 언어로 펼쳐져 있다.
또한 물리학을 이야기할 때 절대 빠질 수 없는 유명한 사건들도 모두 등장한다. 아인슈타인, 퀴리, 플랑크, 디랙, 슈뢰딩거, 하이젠베르크, 보른 등 물리학 천재들이 한자리에 모인 제5차 솔베이 국제 컨퍼런스 관련 일화, 아인슈타인의 상징적 방정식 E=mc2의 발견, 암흑물질의 존재에 대한 이야기, 힉스 입자의 발견, 아폴로 13호의 지구 귀환 드라마 등 우리의 가슴을 뛰게 하는 물리학의 반짝반짝 빛나는 현장들이 책속에 고스란히 녹아 있다.

뿐만 아니라 저자 닐 투록은 물리학을 예술, 문학, 영화 등 문화 전반과 긴밀하게 연관 지어 더욱 풍성한 이야기를 이끌어낸다. 라파엘의 『아테네 학당』, 『변모』, 메리 셸리의 《프랑켄슈타인》, 《최후의 인간》, 영화 「스타워즈」, 「트루먼 쇼」 등 보다 쉬운 이해와 폭넓은 앎을 위한 흥미로운 이야기들이 등장한다.

투록의 이러한 서술을 통해 이 책은 단순한 과학 서적이기보다 역사와 철학, 문학과 예술이 모두 포함된 종합교양서로 완성되었다. 분야에 대한 경계선을 보기 좋게 허물고 풍부한 지식과 물리학을 향한 거침없는 열정이 담긴 이 책은 기존 과학 서적의 한계를 넘어선 가장 완벽하고 뜻 깊은 결과물이라고 할 수 있다.

투록은 이제 물리학이 인위적인 수학적 구조들, 자료에 결과를 끼워 맞추는 것, 그리고 새로운 통합 원리들을 찾는 것 등 부자연스러운 모형들에서 한 발 떨어질 시기라고 말한다. 그리고 우리가 이미 발견한 마법과 그 모든 한계들, 또 그것을 바라보고 넘어서는 새로운 방법에 더 관심을 기울여야 한다고도 말한다. 즉 아인슈타인의 철학적 풍부함과 깊이를 하이젠베르크의 기술적 명민함과 결합시켜야 한다는 것이다.

《우리 안의 우주》는 투록이 제안한 물리학 발전의 로드맵을 향해 망설임 없는 발걸음을 내딛게 하는 책이다. 물리학은 인간의 믿을 수 없는 상상력을 통해 무한한 발전을 거듭해왔다. 이 책을 통해 우리는 지나온 발자취를 돌아보며 우리가 어디서 어떻게 시작되었는지에 대한 폭넓고 깊이 있는 깨달음을 얻게 될 것이며, 앞으로 마주하게 될 새로운 발견들과 변화에 대한 기대를 한 가득 품게 될 것이다.

▣ 작가 소개

저자 : 닐 투록
세계에서 가장 뛰어난 이론물리학자 중 한 명이자 유명한 교육개혁가. 현재 페리미터 이론물리 연구소Perimeter Institute for Theoretical Physics의 소장으로 있으며, 프린스턴대학Princeton University 물리학 교수와 케임브리지대학Cambridge University 수리물리학과 학과장을 역임했다. 우주론의 기본적인 이론들을 개발했을 뿐만 아니라 관측을 통해 이론을 확인할 수 있는 방법을 개발하는 데에도 많은 노력을 기울였다. 스티븐 호킹과 함께 인플레이션 우주의 탄생을 설명하는 호킹-투록 인스탠탄 솔루션Hawking-Turok instanton solution을 개발한 바 있다. 또 폴 스타인하트와 함께 순환하는 우주 시나리오를 개발했고, 이 이론을 설명하는 책 《끝없는 우주》를 출간했다. 영국 물리학 연구소에서 수여하는 제임스 클라크 맥스웰상과 테드상을 수상했다.

역자 : 이강환
서울대학교 천문학과를 졸업한 뒤 동 대학원에서 천문학 박사학위를 받았다. 영국 켄트대학University of Kent에서 로열 소사이어티Royal society 펠로우로 연구를 수행했다. 현재 국립과천과학관 연구사로 재직하면서 천문 분야와 관련된 시설 운영과 프로그램 개발을 담당하고 있다. 옮긴 책으로 《세상은 어떻게 시작되었는가》를 비롯하여, 《우리는 모두 외계인이다》, 《신기한 스쿨버스》 시리즈, 《별의별 원소들》, 《남극 기지 과학자들의 바다표범 구출기》 등이 있다.

▣ 주요 목차

들어가는 글
1장 통하는 마법 _
마음속에 우주를 품다 / 과학, 우주와 우리 자신에 대한 이야기 / 경험을 뛰어넘어 우주를 담아내는 수학 / 천상과 지상을 통합한 뉴턴의 물리법칙 / 전기와 자기, 빛을 통합한 패러데이와 맥스웰 / 상상 이상의 미래를 열다

2장 상상 속의 현실 _
아낙시만드로스의 잠재력을 지닌 세계/손 안의 우주에서 불확정성의 원리로 / 빛의 파장은 어떻게 이루어지는가 / 정확할수록 더 불확실하다 / 양자적 현실의 본성을 파헤치다 / 고전적, 국지적 세계를 벗어나다 / 수학적 추론의 승리, 양자이론

3장 무엇이 폭발했는가? _
우주, 그 모든 것의 의미란 무엇인가 / 더 멀리 볼수록 보이는 것들 / 아인슈타인의 위대한 발견 / 우주는 계속해서 진화한다 / 눈에 보이는 우주 / 끝없이 펼쳐진 우주 / 빅뱅이 정말 모든 것의 시작일까?

4장 하나의 방정식 속 세계 _
아프리카의 아인슈타인들 / 마법의 공식/뇌터의 정리와 디랙의 방정식 / 끈이론과 그 한계 / 우리는 과연 누구인가?

5장 최고의 기회 _
우리 세계의 미래는 어떤 모습일까? / 디지털혁명의 정보 과잉 / 양자 컴퓨터와 정보처리 능력 / 미래를 예견한 사람들 / 디지털 정보의 시대 / 과학과 사회는 분리되는가 / 과학과 인간의 본성
감사의 글 / 옮긴이의 글/ 주 / 더 읽어볼 문헌·사진 출처 / 찾아보기